一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統的製作方法

2023-04-26 10:30:34 1

專利名稱:一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於機電一體化測試技術，具體的說是一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統。該測量系統包括測、控溫系統、定位與調整系統、測量旋轉驅動系統、微變形測量系統和溫度、位移數據採集系統；所述的測量旋轉驅動系統固定在定位與調整系統上；所述的溫度、位移數據採集系統與測、控溫系統中的電阻測頭和微變形測量系統中的電渦流位移傳感器相連；所述的微變形測量系統固定在定位與調整系統的下端。本實用新型是一種可在?40℃～120℃環境溫度下正常工作，可實現機械零部件圓孔360°圓周孔徑在不同溫度下相對變化的連續測量，測量精度國內領先，自動控制測量效率高，測量卡具具備一定通用性的多維高精度孔徑熱變形自動測量系統。
【專利說明】
一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統
技術領域
[0001]本實用新型屬於機電一體化測試技術，具體的說是一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統。
【背景技術】
[0002]對於機械領域，在某些情況下相互配合的孔和軸需採用不同材料。不同材料的熱膨脹係數不同將會導致不同溫度下孔軸配合狀態發生變化，影響機械設備的功能、性能，嚴重時將引起機械設備的失效。因此當相互配合的孔和軸採用不同材料時，應對孔、軸在不同溫度下的內、外徑熱變形進行測量，以確定它們在不同溫度下的配合狀態。其中對於孔徑熱變形的測量，存在測量精度要求高，測量環境溫度高等特點，無法由人工直接測量完成，而專門針對孔徑熱變形的自動測量系統國內尚未出現。

【發明內容】

[0003]本實用新型提供一種結構簡單的用於精密測量機械零部件圓孔孔徑熱變形的測量系統，填補了國內孔徑熱變形專用自動測量系統的空白。
[0004]本實用新型技術方案結合【附圖說明】
如下:
[0005]—種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統，該測量系統包括測、控溫系統、定位與調整系統、測量旋轉驅動系統、微變形測量系統和溫度、位移數據採集系統;所述的微變形測量系統、定位與調整系統和測溫系統中的熱電阻測頭9均設置在測、控溫系統中的環境溫度控制倉I內；所述的測量旋轉驅動系統固定在定位與調整系統上;所述的溫度、位移數據採集系統與測、控溫系統中的電阻測頭9和微變形測量系統中的電渦流位移傳感器14相連；所述的微變形測量系統固定在定位與調整系統的下端。
[0006]所述的定位與調整系統包括支架5、滑軌6、滑塊3、定位基座10和可伸縮式萬向節傳動軸4;所述的測量旋轉驅動系統包括步進電機2、步進電機控制器和步進電機驅動器;所述的微變形測量系統還包括底座8、測頭15、傳感器固定架13、壓縮彈簧11和測量板12;所述的定位與調整系統包括支架5、滑軌6、滑塊3、定位基座10和可伸縮式萬向節傳動軸4;所述的步進電機控制器與步進電機驅動器相連;所述的步進電機驅動器與步進電機2相連;所述的滑塊3與步進電機2固定連接並且能沿著滑軌6滑動;所述的可伸縮萬向節傳動軸4 一端與步進電機2的轉軸相連，另一端固定在定位基座10上;所述的底座8與定位基座10固定;所述的熱電阻測頭9固定在定位基座10內；所述的滑軌6固定在支架5上;所述的滑塊3固定在滑軌6上;所述的測頭15與底座8上的孔配合，一端與被測樣件7的孔壁相接觸，另一端與測量板12和傳感器固定架13固定連接;所述的電渦流位移傳感器14固定在傳感器固定架13上；所述的壓縮彈簧11設置在傳感器固定架13和測量板12之間。
[0007]所述的定位基座10外徑採用能適應不同被測孔徑的階梯式結構。
[0008]本實用新型的有益效果為:本實用新型可在(-40?120)°C環境溫度下正常工作，可實現機械零部件圓孔360°圓周孔徑在不同溫度下相對變化的連續測量，測量精度國內領先，自動控制測量效率高，測量卡具具備一定通用性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型整體結構示意圖；
[0010]圖2為本實用新型局部放大圖。
[0011]圖中:1、環境溫度控制倉;2、步進電機;3、滑塊;4、可伸縮式萬向節傳動軸；5、支架;6、滑軌;7、被測樣件;8、底座;9、熱電阻測頭；10、定位基座；11、壓縮彈簧；12、測量板；13、傳感器固定架;14、電渦流位移傳感器;15、測頭。
【具體實施方式】
[0012]參閱圖1、圖2，一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統，該測量系統包括測、控溫系統、定位與調整系統、測量旋轉驅動系統、微變形測量系統和溫度、位移數據採集系統；所述的微變形測量系統、定位與調整系統和測溫系統中的熱電阻測頭9均設置在測、控溫系統中的環境溫度控制倉I內；所述的測量旋轉驅動系統固定在定位與調整系統上;所述的溫度、位移數據採集系統與測溫系統中的電阻測頭9和微變形測量系統中的電渦流位移傳感器14相連;所述的微變形測量系統固定在定位與調整系統的下端。
[0013]所述的測、控溫系統包括溫度測試電路及環境溫度控制倉I，所述的測、控溫系統可實現測試系統機械部分的溫度測量及測量環境的溫度調節及恆溫控制，其中溫度測試電路中採用了熱電阻測頭9。
[0014]所述的定位與調整系統包括支架5、滑軌6、滑塊3、定位基座10和可伸縮式萬向節傳動軸4;所述的定位與調整系統可實現針對不同被測樣件7的適應性調整。
[0015]所述的測量旋轉驅動系統包括步進電機2、步進電機控制器和步進電機驅動器;所述的測量旋轉驅動系統可依靠步進電機控制器、步進電機驅動器對步進電機2進行控制，以實現定位基座10的定角度勻速旋轉。
[0016]所述的微變形測量系統包括底座8、電渦流位移傳感器14、測頭15、傳感器固定架13、壓縮彈簧11和測量板12;
[0017]所述的定位與調整系統包括支架5、滑軌6、滑塊3、定位基座10和可伸縮式萬向節傳動軸4;
[0018]測量過程中除步進電機控制器、步進電機驅動器和溫度、位移數據採集系統外，本測量系統的其他部分應置於環境溫度控制倉I內。
[0019]對於測、控溫系統:高精度的熱電阻測頭9鑲嵌在定位基座10內；環境溫度控制倉I可在較寬的溫度範圍內提供恆溫環境。
[0020]對於定位與調整系統:所述的滑軌6固定在支架5上，固定高度可調;滑塊3的位置可沿滑軌6調節，並由螺栓固定;所述的可伸縮式萬向節傳動軸4 一端與步進電機2的轉軸相連，另一端固定在定位基座10上;可伸縮式萬向節傳動軸4可調節定位基座10的高度，以適應被測樣件7的高度。定位基座10外徑採用階梯式設計，以適應不同的被測孔徑，具體外徑大小需根據被測樣件7內孔大小定製，定位基座10應與被測樣件7採用同類材料。
[0021 ]對於測量旋轉驅動系統:所述的步進電機控制器與步進電機驅動器相連;所述的步進電機驅動器與步進電機2相連;步進電機2通過可伸縮式萬向節傳動軸4與定位基座10相連，從而依靠步進電機控制、驅動器實現微變形測量系統的定角度勻速旋轉。
[0022]對於微變形測量系統:測量板12、傳感器固定架13和測頭15採用熱膨脹係數較低的金屬材料;測頭15與底座8的孔配合，一端抵住被測樣件7的孔壁，另一端依靠螺紋分別與測量板12和傳感器固定架13固連；電渦流傳感器14應具備足夠高的精度及足夠低的溫漂，其通過頂絲與和傳感器固定架13固連;測量板12與傳感器固定架13之間抵有壓縮彈簧11;為保證測量精度，微變形測量系統需進行整體溫漂標定。所述的底座8可沿定位基座10內孔軸向移動，依靠兩個頂絲與定位基座10固連，測量過程中隨定位基座10—同旋轉，以實現圓孔360°圓周孔徑的測量。
[0023]本實用新型的工作原理為:將支架5固定在環境溫度控制倉I的地板上，將滑軌6在支架5上的高度調節到適合高度並固定;調節滑塊3在滑軌6上的位置，使定位基座10放入被測樣件7後可伸縮式萬向節傳動軸4與地面基本垂直，固定滑塊3。
[0024]調節微變形測量系統在定位基座10內的軸向位置，使定位基座10放入被測樣件7後測頭15可抵到被測孔內壁;調節電渦流傳感器14頭部平面與測量板12的間隙並固定。
[0025]開啟環境溫度控制倉I，調節艙內溫度;待艙內溫度及熱電阻測頭9測得溫度穩定後，開啟位移數據採集系統，依靠步進電機控制、驅動系統控制步進電機2旋轉180°。
[0026]將位移數據採集系統記錄的電渦流傳感器14頭部平面與測量板12的距離用該溫度下的微變形測量系統溫漂標定結果進行修正，得到該溫度下電渦流傳感器14頭部平面與測量板12的真實距離；改變環境溫度控制倉I的控制溫度，按照上述方法再進行幾組測量，可得被測樣件7圓孔圓周各位置直徑隨溫度的變化的規律。
【主權項】
1.一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統，其特徵在於，該測量系統包括測、控溫系統、定位與調整系統、測量旋轉驅動系統、微變形測量系統和溫度、位移數據採集系統;所述的微變形測量系統、定位與調整系統和測溫系統中的熱電阻測頭(9)均設置在測、控溫系統中的環境溫度控制倉(I)內；所述的測量旋轉驅動系統固定在定位與調整系統上;所述的溫度、位移數據採集系統與測溫系統中的熱電阻測頭(9)和微變形測量系統中的電渦流位移傳感器(14)相連;所述的微變形測量系統固定在定位與調整系統的下端。2.根據權利要求1所述的一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統，其特徵在於，所述的定位與調整系統包括支架(5)、滑軌(6)、滑塊(3)、定位基座(10)和可伸縮式萬向節傳動軸(4);所述的測量旋轉驅動系統包括步進電機(2)、步進電機控制器和步進電機驅動器;所述的微變形測量系統包括底座(8)、測頭(15)、傳感器固定架(13)、壓縮彈簧(11)和測量板(12);所述的步進電機控制器與步進電機驅動器相連;所述的步進電機驅動器與步進電機(2)相連;所述的滑塊(3)與步進電機(2)固定連接並且能沿著滑軌(6)滑動;所述的可伸縮式萬向節傳動軸(4) 一端與步進電機(2)的轉軸相連，另一端固定在定位基座(1)上;所述的底座(8)與定位基座(10)固定;所述的熱電阻測頭(9)固定在定位基座(10)內；所述的滑軌(6)固定在支架(5)上;所述的滑塊(3)固定在滑軌(6)上;所述的測頭(15)與底座(8)上的孔配合，一端與被測樣件(7)的孔壁相接觸，另一端分別與測量板(12)和傳感器固定架(13)固定連接;所述的電渦流位移傳感器(14)固定在傳感器固定架(13)上；所述的壓縮彈簧(11)設置在傳感器固定架(13)和測量板(12)之間。3.根據權利要求2所述的一種多維高精度孔徑熱變形自動測量系統，其特徵在於，所述的定位基座(10)外徑採用能適應不同被測孔徑的階梯式結構。
【文檔編號】G01B7/16GK205718828SQ201620395827
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】陳曦, 陳德鑫, 楊啟, 李松松, 石興磊, 魏寒, 孫友情
【申請人】中國第汽車股份有限公司, 中國第一汽車股份有限公司