帶球面、有中心孔零件的圓弧面檢測方法及其專用檢具與流程
2023-05-19 00:15:36 2
本發明涉及一種測量方法，特別是涉及一種帶球面、有中心孔零件的圓弧面檢測方法及其專用檢具。
背景技術：
現有技術中，對於含有圓弧表面的工件，如用於變速箱內差速器的行星齒輪，測量通常採用三坐標檢測法，但三坐標檢測法依託的設備非常昂貴，不但需要恆溫恆溼環境下保存，而且檢測速度很慢，操作要求很高，還需要三維建模等，兩側精度還不一定高，而且只能用於成品檢測，對於將其用於在車間的生產過程中工件的檢測，是完全不現實的。為了加快檢測速度和適應生產，對於此類檢測，也曾有過做球面模型的做法，即做出一個與圓弧面匹配的球面模型，然後通過將球面模型覆蓋到工件上的圓弧面上來檢查，以是否透光的標準來肉眼目測的方式來評估圓弧面的精度，故精度不高，不能滿足高標準的要求，而且，每做一種不同的圓弧工件，就必須再生產一個球面模型，極不方便。故，人們急需找到替代的有效方法。
技術實現要素：
針對當前檢測方法存在的問題，本發明人經過深入的研究和反覆試驗，發明了一種全新的快速、精確、方便的帶球面、有中心孔的零件的圓弧面檢測方法。
本發明採用的具體方案如下：
帶球面、有中心孔的零件的圓弧面檢測方法，根據下列原理和步驟檢測：
1)、確定待測圓弧面上的測量的基準點o的理論位置：a，將待檢零件沿著中心孔的中心軸線進行剖分，得到含有兩根圓弧線的剖面圖，所述兩根圓弧線位於中心軸線兩邊；b,從零件的中心軸線上找圓心畫大圓，取能與兩根圓弧線均有內切點的大圓，任意取其中一個內切點，即可作為測量的基準點o；而取該大圓的圓心和半徑，以此圓心和半徑畫圓，與零件上的圓弧面形成的交接點即可作為圓弧面上的測量的基準點o，所有基準點o串聯在一起可形成基準線；
2)、確定零件需要扶正的理論角度：為了便於實際測量，需要將垂直於基準點o與大圓圓心的連線r的面調整為與水平面齊平，而且基準點o在水平面上，故需要確定待檢零件需要調整的位置角度：通過零件的尺寸和測繪計算，計算出中心軸線同基準點o與大圓圓心的連線的夾角為α角度，由此確定基準點o與大圓圓心的連線r需要扶正的角度為α角度；
3)、確定待測圓弧面上另外兩個測量點的理論位置：將垂直於基準點o與大圓圓心的連線r的面調整為與水平面齊平、而且基準點o在水平面上後，在剖面圖上含有基準點o的圓弧線上，以基準點o為中心，找到該點到所在圓弧線上距離基準點o最近的圓弧邊緣的水平距離為d，以此水平距離d為準，測量時，以基準點o為中心，控制左右偏移的量d相同且小於等於該距離d以找到其他兩個需要測量的點，以此確定需要檢測的圓弧線上的三個點中除了基準點o之外的另外兩個點的理論位置；
4)、通過零件尺寸和測繪的方式測繪計算得出零件的中心軸線與基準點o間的垂直距離l或零件剖面上兩個圓弧上兩個基準點o之間的垂直距離2l，即待測零件頂部兩相互對稱的基準點之間的距離2l；
5)、製作專用檢具：所述檢具包含上端固定部和底座，所述底座的表面與水平面相傾斜，傾斜角度為α，用於扶正零件，即將垂直於基準點o與大圓圓心的連線r的面調整為與水平面齊平，而且基準點o在水平面上；所述上端固定部包括外圍支撐部和中心定位杆，所述外圍支撐部的形狀與待檢零件外形相匹配，所述中心定位杆的直徑與待測零件的中心孔直徑相匹配，所述中心定位杆的頂部突出待檢零件的高度，且其頂端還配合有一個可拆卸的頂蓋，所述頂蓋上至少底部的直徑為2l，將頂蓋蓋上後頂蓋的外邊緣與球面接觸的位置即為基準點o的位置；
6)、實際檢測程序：測量過程中為找準並測量準確需要測量的3個點，(1)、將待檢零件固定到專用檢具上並蓋上頂蓋；(2)、用若干個限位塊固定住專用檢具使其不能隨意移動；(3)、在與底座高的一端對應的限位塊與檢具之間，卡入厚度為d的量塊，並將量具的檢測頭打在頂蓋的外邊緣與球面接觸的位置，即量具的檢測頭已打在基準點o的位置；(4)、拿掉頂蓋和限位塊與檢具之間的量塊，將檢具向前推到與限位塊接觸卡緊，即量具的檢測頭打在圓弧上靠近孔口的點上，即量測出確定圓弧的三點中靠近孔口的點相較於基準點o的深度數值h1；(5)、在與底座高的一端對應的限位塊與檢具之間，卡入厚度為2d的量塊，即量具的檢測頭已打到圓弧上需要檢測的另外一點，量測出數值h2；(6)、將h1與h2的值與理論允許的公差進行比較，若是超過範圍，則該待檢零件的圓弧面尺寸不合格，反之，則合格。原理是通過將零件固定在專用的底座上有α角度傾斜面的檢具上，採用將需要檢測的那根圓弧線所在球面放低矯正的方式進行角度扶正，以使得將基準點o與大圓圓心的連線r垂直於水平面；若是將零件直接垂直地固定，則r與中心軸線的夾角是α，中心軸線即是垂直線，即r距離垂直線的角度使α，現在要將r調整到垂直線，則通過一個具有α角度的墊塊墊在被直接垂直固定的零件下方就可實現將角度扶正，使得r到垂直線位置上，注意是將墊塊厚的那一面墊在基準點所在圓弧線下面，才能使得r被扶正到垂直線上。
作為優選，所述步驟5)中，中心定位杆的頂部突出待檢零件的一端上為通過槽形卡合結構與頂蓋配合。
作為優選，所述步驟6)中，量具為千分表。
本發明還提供了一種用於帶球面、有中心孔的零件的圓弧面檢測的專用檢具，所述檢具包含上端固定部和底座，所述底座的表面與水平面相傾斜，所述上端固定部包括外圍支撐部和中心定位杆，所述外圍支撐部的形狀與待檢零件外形相匹配，所述中心定位杆的直徑與待測零件的中心孔直徑相匹配，所述中心定位杆的頂部突出待檢零件的高度，且其頂端還配合有一個可拆卸的頂蓋。
作為優選，所述底座的較高的一側即後側設置有後限位條，兩側設置有側限位條。
作為優選，所述底座傾斜角度為與在圓弧所在圓內所測量的基準點與待檢零件中心軸之間的夾角相等。
作為優選，所述頂蓋的直徑為待測零件頂部兩相互對稱的基準點之間的距離。
作為優選，所述中心定位杆的頂部突出待檢零件的一端上為通過槽形卡合結構與頂蓋配合。
作為優選，所述底座兩側對稱設有側限位條，側限位條加緊底座，所述底座較厚的一端後側設有後限位條。
作為優選，所述底座和後限位條之間還配合設有量塊，所述量塊的寬度為除基準點外的圓弧上需要檢測的兩個測量點與基準點之間的距離的1倍或2倍。
本發明的有益效果是：
本發明的圓弧測定方法基於通過三點確定一個圓弧的方法，與專用檢具和量具配合測量，找點精確快速，可用於車間生產過程中和成品檢測，成本低，精確度高，速度快，符合客戶要求，實用性極強，而專用檢具結構獨特創新，很好地解決了對圓弧進行測定時找點難定位和精度難控制的問題，值得推廣。
附圖說明
圖1為本發明實施例的待檢零件的剖視圖；
圖2為本發明實施例的專用檢具結構示意圖；
圖3為本發明實施例待檢零件的參數示意圖。
具體實施方式
本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。
為了更好地理解本發明，下面結合實例進一步闡述本發明的內容，但本發明的內容不局限於下面的實例。
如圖1-3所示，帶球面、有中心孔的零件的圓弧面檢測方法，根據下列原理和步驟檢測：
1)、確定待測圓弧面上的測量的基準點o的理論位置：a，將待檢零件沿著中心孔的中心軸線進行剖分，得到含有兩根圓弧線的剖面圖，所述兩根圓弧線位於中心軸線兩邊；b,從零件的中心軸線上找圓心畫大圓，取能與兩根圓弧線均有內切點的大圓，任意取其中一個內切點，即可作為測量的基準點o；而取該大圓的圓心和半徑，以此圓心和半徑畫圓，與零件上的圓弧面形成的交接點即可作為圓弧面上的測量的基準點o，所有基準點o串聯在一起可形成基準線；
2)、確定零件需要扶正的理論角度：為了便於實際測量，需要將垂直於基準點o與大圓圓心的連線r的面調整為與水平面齊平，而且基準點o在水平面上，故需要確定待檢零件需要調整的位置角度：通過零件的尺寸和測繪計算，計算出中心軸線同基準點o與大圓圓心的連線的夾角為α角度，由此確定基準點o與大圓圓心的連線r需要扶正的角度為α角度；
3)、確定待測圓弧面上另外兩個測量點的理論位置：將垂直於基準點o與大圓圓心的連線r的面調整為與水平面齊平、而且基準點o在水平面上後，在剖面圖上含有基準點o的圓弧線上，以基準點o為中心，找到該點到所在圓弧線上距離基準點o最近的圓弧邊緣的水平距離為d，以此水平距離d為準，測量時，以基準點o為中心，控制左右偏移的量d相同且小於等於該距離d以找到其他兩個需要測量的點，以此確定需要檢測的圓弧線上的三個點中除了基準點o之外的另外兩個點的理論位置；
4)、通過零件尺寸和測繪的方式測繪計算得出零件的中心軸線與基準點o間的垂直距離l或零件剖面上兩個圓弧上兩個基準點o之間的垂直距離2l，即待測零件頂部兩相互對稱的基準點之間的距離2l；
5)、製作專用檢具：所述檢具包含上端固定部和底座，所述底座的表面與水平面相傾斜，傾斜角度為α，用於扶正零件，即將垂直於基準點o與大圓圓心的連線r的面調整為與水平面齊平，而且基準點o在水平面上；所述上端固定部包括外圍支撐部和中心定位杆，所述外圍支撐部的形狀與待檢零件外形相匹配，所述中心定位杆的直徑與待測零件的中心孔直徑相匹配，所述中心定位杆的頂部突出待檢零件的高度，且其頂端還配合有一個可拆卸的頂蓋，所述頂蓋上至少底部的直徑為2l，將頂蓋蓋上後頂蓋的外邊緣與球面接觸的位置即為基準點o的位置；
6)、實際檢測程序：測量過程中為找準並測量準確需要測量的3個點，(1)、將待檢零件固定到專用檢具上並蓋上頂蓋；(2)、用若干個限位塊固定住專用檢具使其不能隨意移動；(3)、在與底座高的一端對應的限位塊與檢具之間，卡入厚度為d的量塊，並將量具的檢測頭打在頂蓋的外邊緣與球面接觸的位置，即量具的檢測頭已打在基準點o的位置；(4)、拿掉頂蓋和限位塊與檢具之間的量塊，將檢具向前推到與限位塊接觸卡緊，即量具的檢測頭打在圓弧上靠近孔口的點上，即量測出確定圓弧的三點中靠近孔口的點相較於基準點o的深度數值h1；(5)、在與底座高的一端對應的限位塊與檢具之間，卡入厚度為2d的量塊，即量具的檢測頭已打到圓弧上需要檢測的另外一點，量測出數值h2；(6)、將h1與h2的值與理論允許的公差進行比較，若是超過範圍，則該待檢零件的圓弧面尺寸不合格，反之，則合格。原理是通過將零件固定在專用的底座上有α角度傾斜面的檢具上，採用將需要檢測的那根圓弧線所在球面放低矯正的方式進行角度扶正，以使得將基準點o與大圓圓心的連線r垂直於水平面；若是將零件直接垂直地固定，則r與中心軸線的夾角是α，中心軸線即是垂直線，即r距離垂直線的角度使α，現在要將r調整到垂直線，則通過一個具有α角度的墊塊墊在被直接垂直固定的零件下方就可實現將角度扶正，使得r到垂直線位置上，注意是將墊塊厚的那一面墊在基準點所在圓弧線下面，才能使得r被扶正到垂直線上。
所述步驟5)中，中心定位杆的頂部突出待檢零件的一端上為通過槽形卡合結構與頂蓋配合。
所述步驟6)中，量具為千分表。
一種用於帶球面、有中心孔的零件的圓弧面檢測的專用檢具，所述檢具包含上端固定部2和底座1，所述底座1的表面與水平面相傾斜，所述上端固定部2包括外圍支撐部3和中心定位杆，所述外圍支撐部3的形狀與待檢零件外形相匹配，所述中心定位杆的直徑與待測零件的中心孔直徑相匹配，所述中心定位杆的頂部突出待檢零件的高度，且其頂端還配合有一個可拆卸的頂蓋4。
所述底座的較高的一側即後側設置有後限位條5，兩側設置有側限位條6，側限位條6夾緊底座1。
所述底座1傾斜角度為與在圓弧所在圓內所測量的基準點與待檢零件中心軸之間的夾角α相等，為18.6°。
所述頂蓋4的直徑為待測零件頂部兩相互對稱的基準點之間的距離2l。
所述中心定位杆的頂部突出待檢零件的一端上為通過槽形卡合結構與頂蓋4配合。
所述底座1和後限位條5之間還配合設有量塊7，所述量塊7的寬度為除基準點外的圓弧上需要檢測的兩個測量點與基準點之間的距離的1倍或2倍。
如圖1所示的一種圓弧檢測儀，包括基臺1，所述基臺1的表面與水平面相傾斜，傾斜角度為在圓弧所在圓內所測量的基準點與齒輪中心軸之間的夾角相等；基臺1上設置有底座2，底座2的中央設置有齒輪槽3，錐形行星齒輪放置在齒輪槽3中，錐形行星齒輪的頂部設置有頂蓋4，頂蓋4的直徑為錐形行星齒輪頂部兩相互對稱的基準點之間的距離±0.01；所述基臺1兩側對稱設有側限位條6，側限位條6加緊基臺1，所述基臺1後側設有後限位條5，所述基臺1和後限位條5之間設有限位塊7，所述限位塊7的寬度為第二測量點或第三測量點與基準點之間的距離。
實施例1
選擇待測零件為錐形行星齒輪，錐形行星齒輪基準點與齒輪軸線之間的夾角為18.6°，基準點與第二測量點或第三測量點之間間隔d為3mm，高度差h控制為0.111±0.01mm。測量此錐形行星齒輪所用的專用檢具的底座表面的傾斜度設為18.6°，頂蓋的直徑2l為30.1±0.01mm，頂蓋外邊緣與錐形行星齒輪所接觸的點即為基準點。在底座1與後限位條5之間放置一塊寬度為3mm的量塊7，採用千分表測量找到基準點。在基臺與後限位條之間增加一塊寬度為3mm的限位塊，這樣千分表就可以測量遠離中心孔孔口的測量點位置的高度h，計算基準點與第二測量點高度差是否在控制範圍內。將底座臺與後限位條之間的量塊全部撤出，取走頂蓋，底座1與後限位條5貼合，此時千分表可以測量靠近孔口的測量點位置的高度，比較該點位置的高度值與基準點位置的高度值之間的高度差h是否在控制範圍內，這樣就可以快速檢測該錐形行星齒輪的圓弧是否達標。
本發明的圓弧測定方法基於通過三點確定一個圓弧的方法，與專用檢具和量具配合測量，找點精確快速，可用於車間生產過程中和成品檢測，成本低，精確度高，速度快，符合客戶要求，實用性極強，而專用檢具結構獨特創新，很好地解決了對圓弧進行測定時找點難定位和精度難控制的問題，值得推廣。
本發明並不局限於前述的具體實施方式。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。