用於圓筒凸塊的分段式輔助檢測工裝及檢測方法與流程
2023-10-17 18:03:15
1.本發明涉及機械加工領域，具體是一種用於檢測圓筒外側的凸塊形狀及位置的輔助工裝及使用方法。
背景技術：
2.機械行業中圓筒上凸塊一般通過機械加工、焊接等方式實現產品外部凸塊的固定，凸塊最終投影形狀呈多邊形，常見的為四邊形、六邊形。圓筒外側固定的凸塊最終形狀及位置精度檢測一般採用角度測量尺、遊標卡尺等量具逐個進行測量，適用於圓筒凸塊單列排布，總數量較少(≤10)且總長度不大於1000mm的結構。當圓筒上凸塊在2排以上，總數量大於10且總長度大於1000mm時採用遊標卡尺測量，測量精度誤差大，且檢測效率低下；而採用大型三坐標檢測儀、角度測量儀檢測精度高，但操作過程複雜，成本高，且受制於作業空間限制。
3.在公開號為cn106289008a的發明創造中，公開了一種固體發動機殼體外部零件裝配精度的檢測工裝，該工裝主要用於固體發動機殼體外部零件焊接裝配過程的檢測，其結構特徵為長條形薄鋼板，利用薄板結構剛性弱特點，才能與圓柱形殼體貼合，以實現裝配外部件檢測。該工裝的檢測精度低，需要專人固定手持完成，僅適用於裝配外部零件過程中使用，並通過多次複測調整、校正外部零件位置，方能達到設計要求。若殼體本身不圓或不規則，裝配檢測結果誤差較大。
4.在申請號為2018115837816的發明創造中，公開了一種用於筒體外部零件外型位置精度檢測的輔助工裝。該工裝為整體式，用於檢測筒體外型位置精度。該工裝最大用於外形尺寸小於5000mm零件的檢測，當大於5000mm時，整體結構的檢測難度極大，且不易進行檢測操作及存儲。
技術實現要素：
5.為克服現有技術中存在的依靠千分尺逐個測量使檢測誤差大、不適於外形尺寸大於5000mm的圓筒的不足，本發明提出了一種用於圓筒凸塊的分段式輔助檢測工裝及檢測方法。
6.本發明提出的用於圓筒凸塊的分段式輔助檢測工裝包括支撐梁、基準板、多個檢測板和多個固定板。其中：所述基準板和多個檢測板沿該支撐梁的長度方向排布在該支撐梁上，並使基準板寬度方向的對稱面與各所述檢測板寬度方向的對稱面位於同一直線上，且該基準板的上表面與各所述檢測板的上表面處於同一水平面。所述支撐梁由多個支撐段首尾搭接而成，並且各支撐段分段安裝在基準板和/或檢測板的上表面，並使相鄰支撐段的端面對接。所述多個檢測板的位置分別與分布在圓筒外圓周表面的各凸塊的位置對應，使位於各檢測板上的檢測孔能夠分別與對應的凸塊嵌合。所述基準板與圓筒前端的螺紋基準孔緊固連接。
7.所述檢測板的下表面為弧面，並且該弧面的半徑與待檢測圓筒的半徑相同。在該
檢測板上表面的中部有所述支撐梁的安裝孔，通過該固定螺釘將該支撐梁固定在該檢測板上表面。在該固定螺釘安裝孔的兩側分布有定位銷的銷孔。所述檢測板的下表面為弧面。弧面的半徑與圓筒的半徑相同，並與該圓筒的外圓周表面貼合。該檢測板上兩側分布有兩個長方形的檢測孔；各檢測孔內的四周表面分別為內型面，並且位於各檢測孔兩個短邊處的內型面為軸向內型面，用於檢測凸塊軸向的形狀精度；位於各檢測孔兩個長邊處的內型面為周向內型面，用於檢測凸塊軸向的形狀精度。
8.所述各檢測孔四個內邊的長度分別大於所述凸塊四個邊的長度。當各檢測孔分別與對應的凸塊嵌合後，各凸塊的四個側表面分別與各所述檢測孔的四個內型面之間有10mm的間隙，在各凸塊的四周表面形成檢測空間。
9.在各內型面上均有檢測線。所述檢測線分為周向中心線和軸向中心線，其中，各所述周向內型面長度方向的對稱線處的檢測線為周向中心線；各所述軸向內型面長度方向的對稱線處的檢測線為軸向中心線。在所述周向中心線的兩側和軸向中心線的兩側分別有刻度線，各刻度線的間距為1mm。
10.為判定凸塊在軸向的偏差方向為正偏差還是負偏差，設定以圓筒後接頭一端為正偏差，在朝向該圓筒後接頭一端的刻度線處標記「+」；以圓筒前接頭一端為負偏差，在朝向該圓筒後接頭一端的刻度線處標記
「‑」
。
11.為判定凸塊在周向的偏差方向為正偏差還是負偏差，當凸塊的偏差偏向於水平方向時，該偏差為正偏差，在朝向水平方向一端的刻度線處標記「+」；當凸塊的偏差偏向於豎直方向時，該偏差為負偏差，在朝向豎直方向一端的刻度線處標記
「‑」
。
12.各支撐段之間的配合端面均為階梯狀，並使各配合端面之間通過該階梯相互嵌合，保證裝配基準到位，並在該嵌合部位的兩側表面分別安裝有固定板。
13.所述基準板的下表面為與待檢測圓筒外圓周表面配合的弧面段，該弧面段的弧面為所述待檢測圓筒的定位面。該基準板上表面長度方向的對稱面上有支撐梁的安裝孔；在該安裝孔的兩側分別有定位銷的安裝孔。在所述弧面段上分布有定位螺釘的安裝孔，並使各定位螺釘的安裝孔與所述待檢測圓筒前端的螺紋基準孔同心。
14.本發明提出的使用所述用於圓筒凸塊的分段式輔助檢測工裝進行檢測的方法，具體過程是：
15.步驟1，在分段式輔助工裝檢測圓筒各凸塊位置精度前，利用電刻筆分別在各凸塊的側表面做出軸向中心標線和周向中心標線。
16.步驟2，將輔助工裝支撐梁放置於圓筒外圓周表面凸塊的對稱母線處，使基準板的內弧面與所述圓筒外圓周表面緊密貼合，將該圓筒前接頭端的4個螺紋基準孔與輔助工裝上基準板的4個定位孔中心對齊。同時逐個檢查、調整圓筒上的各凸塊與檢測孔四個內型面之間的間隙。
17.步驟3，通過4個定位螺釘將圓筒前接頭端螺紋基準孔與基準板的定位孔對連接並使之成為緊密配合，以保證工裝裝配基準準確、無誤差。
18.步驟4，觀測各檢測板上的檢測孔中軸向內型面上的檢測線和周向內型面上的檢測線分別與所對應凸塊上的軸向中心標線或周向中心標線的重合度。
19.當各所述內型面上的軸向檢測線和周向內型面上的檢測線分別與所對應凸塊上的軸向中心標線、周向中心標線均重合時，該凸塊位置精度合格，滿足要求。
20.當各所述內型面上的軸向檢測線與所對應凸塊上的軸向中心標線重合，但周向內型面上的檢測線與凸塊上的周向中心標線不重合時，該凸塊位置精度不合格，不滿足要求。
21.當各所述內型面上的周向檢測線與所對應凸塊上的周向中心標線重合，但軸向內型面上的檢測線與凸塊上的軸向中心標線不重合時，該凸塊位置精度不合格，不滿足要求。
22.當各所述內型面上的軸向檢測線和周向內型面上的檢測線均與所對應凸塊上的軸向中心標線、周向中心標線不重合時，該凸塊位置精度不合格，不滿足要求。
23.當判定凸塊在軸向的偏差方向為正偏差還是負偏差時，若所述軸向中心標線偏向圓筒後接頭一端時，表明該凸塊的軸向位置比標準尺寸偏長，為正偏差；若所述軸向中心標線偏向圓筒前接頭一端時，表明該凸塊的軸向位置比標準尺寸偏短，為負偏差。
24.當判定凸塊在周向的偏差方向為正偏差還是負偏差時，若所述周向中心標線偏向圓筒後接頭端面的水平方向時，表明該凸塊的周向位置比標準尺寸偏大，為正偏差；若所述周向中心標線偏向圓筒後接頭端面的豎直方向時，表明該凸塊的周向位置比標準尺寸偏小，為負偏差。
25.步驟5，根據所述軸向中心標線、周向中心標線在對應檢測孔軸向、周向檢測線的偏移位置，利用偏離刻度線的數量與「+
」「‑」
標識，直接記錄軸向、周向的偏移值。通過逐一記錄各凸塊在軸向和周向的偏移值，得到圓筒各凸塊的檢測結果。
26.本發明是一種用於檢測圓筒上凸塊精度的工裝及其檢測方法。所述圓筒上有4排經機械加工得到的凸塊，總數量大於10，並且分別位於圓筒兩端的兩個凸塊之間的間距大於3000mm。在機加完成後，需對各凸塊的形狀精度進行檢測。使用本發明提出的工裝無需多次測量或採用大型檢測儀器測量，僅需通過利用多組外型檢測板檢測對應凸塊的外型角度及位置精度，能夠一次完成所有凸塊位置精度檢測。
27.本發明在使用時，將分段輔助工裝先整體放置於圓筒上，通過定位螺釘將分段輔助工裝上的基準板與所述圓筒上基準孔連接，通過檢測圓筒凸塊外型面的軸向中心標線和周向中心標線與所在監測孔內型面上的檢測線的重合度判定各凸的塊位置精度是否滿足要求。
28.與現有技術相比較，本發明取得的有益效果是：
29.本發明通過安裝在多段組合支撐梁的基準板上的定位螺釘與圓筒基準孔連接定位；通過各檢測孔內型面上的檢測線與對應的凸塊的軸向中心標線和周向中心標線之間的重合度判定各所述凸塊的形狀及位置精度是否滿足要求；通過對比刻度能夠直接確定該凸塊在軸向和周向兩個方向的誤差數值，一次安裝即可實現圓筒上凸塊形狀精度的檢測，操作簡單、便捷，效率高。
30.在判定各所述凸塊的形狀及位置精度是否滿足要求時：若圓筒各凸塊的周向中心標線和周向中心標線與對應的檢測孔的檢測線完全重合，則判定圓筒各凸塊位置精度合格；若某一凸塊的周向中心標線和周向中心標線與對應的檢測孔的檢測線未重合，則判定該凸塊位置精度不合格，並通過讀取該凸塊中心標線和/或周向中心標線與所述檢測孔的檢測線之間的刻度線，確定並記錄該凸塊在軸向或周向的實際偏差值。通過逐個查看、確認各凸塊與檢測孔刻度差值，即能夠實現圓筒外側全部凸塊位置精度的檢測，同時避免了使用遊標卡尺在各個方位多次重複測量帶來的測量誤差，測量精度高且操作簡單。
31.本發明採用的分段式支撐梁，能夠根據實際圓筒長短，通過增加或減少若干組支
撐梁以完成圓筒凸塊的快速檢測，尤其是在圓筒長度大於5000mm時具有明顯優勢。因為相對於整體式檢測工裝，不同長度圓筒需製作對應長度檢測工裝，當圓筒長度大於5000mm時，整體式工裝加工難度大幅增加，同時運輸、儲存成本高，而分段輔助工裝屬於組裝形式，單分支撐段加工難度低，採用簡易裝配方式，操作便捷，同時易儲存。
32.分段式輔助工裝通過一次安裝可判斷圓筒上各凸塊位置精度是否合格，更重要的是能夠通過目視直接、快速地得到各凸塊位置精度的實際偏差數據。
附圖說明
33.圖1是本發明的主視圖。
34.圖2是圖1的俯視圖。
35.圖3是分段輔助工裝與筒體裝配的側視圖。
36.圖4a是分段支撐梁裝配的主視圖；圖4b是圖4a中a-a向的結構示意圖。
37.圖5是支撐梁的主視圖。
38.圖6a是基準板的剖視圖；圖6b是基準板的俯視圖。
39.圖7a是檢測板的主視圖。圖7b是檢測板的俯視圖。圖7c是圖7b中a部位的局部示意圖，圖7d是檢測孔與凸塊的配合圖，圖7e是凸塊示意圖。
40.圖8是固定板的主視圖。
41.圖9是本發明判定凸塊精度正負偏差的示意圖。
42.圖中：1.支撐梁；2.定位銷；3.固定螺釘；4.定位螺釘；5.基準板；6.檢測板；7.裝配螺栓；8.固定板；9.圓柱銷；10.檢測孔；11.圓筒；12.凸塊；13.檢測線；14.刻度線；15.軸向中心標線；16.周向中心標線。
具體實施方式
43.本實施例是一種用於圓筒凸塊形狀檢測的分段輔助工裝，包括支撐梁1、基準板5、多個檢測板6和多個固定板8。其中：所述基準板和多個檢測板沿該支撐梁的長度方向排布在該支撐梁上，並使基準板寬度方向的對稱面與各所述檢測板寬度方向的對稱面位於同一直線上，且該基準板的上表面與各所述檢測板的上表面處於同一水平面。
44.所述支撐梁1由多個支撐段首尾搭接而成，在檢測工裝中起剛性支撐作用。各支撐段均採用鋁製工字型材製成，分段安裝在基準板5和/或檢測板6的上表面，並使相鄰支撐段的端面對接組合成為該支撐梁。通過所述固定板8將相鄰支撐段的端面固定連接。該支撐梁的長度根據待檢測圓筒的長度確定。所述基準板5數量為1個，通過定位螺釘4與圓筒前端的螺紋基準孔緊固，實現該基準板5與圓筒固定的連接，以確定工裝裝配基準。
45.各所述檢測板6的位置分別與分布在圓筒外圓周表面的各凸塊12的位置對應，並使各檢測孔四個內邊的長度分別大於所述凸塊四個邊的長度。當各檢測孔分別與對應的凸塊嵌合後，各凸塊的四個側表面分別與各所述檢測孔的四個內表面之間有10mm的間隙，在各凸塊的四周表面形成檢測空間。所述檢測板6通過固定螺釘3和定位銷2與支撐梁1固定連接。
46.各所述支撐段的結構相同。各支撐段的橫截面均為工字型，在該支撐段下表面的通過固定螺釘3和定位銷2固定在所述基準板5和檢測板6的上表面。各支撐段之間的配合端
面均為階梯狀，並使各配合端面之間通過該階梯相互嵌合，保證裝配基準到位，並在該嵌合部位的兩側表面分別安裝有固定板8。
47.所述檢測板6為矩形板，採用碳鋼製成。該檢測板的下表面為弧面，並且該弧面的半徑與待檢測圓筒的半徑相同。在該檢測板上表面的中部有所述支撐梁1的安裝孔，通過該固定螺釘將該支撐梁1固定在該檢測板上表面。在該固定螺釘安裝孔的兩側分布有定位銷2的銷孔。所述檢測板的下表面為弧面。弧面的半徑與圓筒的半徑相同，並與該圓筒的外圓周表面貼合。該檢測板上兩側分布有2個長方形的檢測孔10；各檢測孔內的四周表面分別為內型面，並且位於各檢測孔兩個短邊處的內型面為軸向內型面，用於檢測凸塊軸向的形狀精度；位於各檢測孔兩個長邊處的內型面為周向內型面，用於檢測凸塊軸向的形狀精度。
48.在各內型面上均有檢測線。所述檢測線13分為周向中心線和軸向中心線，其中，各所述周向內型面長度方向的對稱線處的檢測線為周向中心線；各所述軸向內型面長度方向的對稱線處的檢測線為軸向中心線。在所述周向中心線的兩側和軸向中心線的兩側分別有刻度線14，各刻度線的間距為1mm。
49.為判定凸塊在軸向的偏差方向為正偏差還是負偏差，設定以圓筒後接頭一端為正偏差，在朝向該圓筒後接頭一端的刻度線處標記「+」；以圓筒前接頭一端為負偏差，在朝向該圓筒後接頭一端的刻度線處標記
「‑」
。
50.各所述軸向檢測線與周向檢測線兩側的「+」標識均表示相比標準尺寸偏大的趨勢，
「‑」
標識相比標準尺寸偏小的趨勢。
51.為判定凸塊在周向的偏差方向為正偏差還是負偏差，當凸塊的偏差偏向於水平方向時，該偏差為正偏差，在朝向水平方向一端的刻度線處標記「+」；當凸塊的偏差偏向於豎直方向時，該偏差為負偏差，在朝向豎直方向一端的刻度線處標記
「‑」
。
52.使用時，通過所各述檢測孔中的檢測線13分別與各凸塊上的軸向中心標線15、周向中心標線16之間的重合程度，直接讀取偏差數值，以判斷凸塊的位置精度是否滿足設計要求，實現對各凸塊的快速檢測。
53.所述基準板5為矩形板，採用碳鋼製成。該基準板的下表面亦為與待檢測圓筒外圓周表面配合的弧面段，該弧面段的弧面為所述待檢測圓筒的定位面。該基準板上表面長度方向的對稱面上有支撐梁1的安裝孔；在該安裝孔的兩側分別有定位銷2的安裝孔。在所述弧面段上分布有定位螺釘4的安裝孔，並使各定位螺釘的安裝孔與所述待檢測圓筒前端的螺紋基準孔同心。
54.本實施例還提出一種利用所述分段式輔助工裝檢測圓筒凸塊位置精度的使用方法，具體過程是：
55.步驟1，在分段式輔助工裝檢測圓筒各凸塊位置精度前，利用電刻筆分別在各凸塊的側表面做出軸向中心標線15、周向中心標線16，標線寬度和深度均為0.1mm，便於後續目視檢測判定。
56.步驟2，將輔助工裝支撐梁放置於圓筒11外圓周表面凸塊的對稱母線處，使基準板5的內弧面與所述圓筒11外圓周表面緊密貼合，將該圓筒前接頭端4個螺紋基準孔與輔助工裝上基準板5的4個定位孔中心對齊。同時逐個檢查、調整圓筒各凸塊位於輔助工裝檢測孔內，防止因裝配關係不當引起凸塊與輔助工裝幹涉或不嵌合，導致輔助工裝無法正常實施安裝和檢測。
57.步驟3，通過4個定位螺釘4將圓筒前接頭端螺紋基準孔與基準板5的定位孔對連接並使之成為緊密配合，以保證工裝裝配基準準確、無誤差。
58.步驟4，觀測各檢測板6上的檢測孔中軸向內型面上的檢測線13和周向內型面上的檢測線13分別與所對應凸塊上的軸向中心標線15、周向中心標線16的重合度。
59.當各所述內型面上的軸向檢測線和周向內型面上的檢測線13分別與所對應凸塊上的軸向中心標線15、周向中心標線16均重合時，該凸塊位置精度合格，滿足要求。
60.當各所述內型面上的軸向檢測線與所對應凸塊上的軸向中心標線15重合，但周向內型面上的檢測線與凸塊上的周向中心標線16不重合時，該凸塊位置精度不合格，不滿足要求。
61.當各所述內型面上的周向檢測線與所對應凸塊上的周向中心標線15重合，但軸向內型面上的檢測線與凸塊上的軸向中心標線16不重合時，該凸塊位置精度不合格，不滿足要求。
62.當各所述內型面上的軸向檢測線和周向內型面上的檢測線均與所對應凸塊上的軸向中心標線15、周向中心標線16不重合時，該凸塊位置精度不合格，不滿足要求。
63.當判定凸塊在軸向的偏差方向為正偏差還是負偏差時，若所述軸向中心標線偏向圓筒後接頭一端時，表明該凸塊的軸向位置比標準尺寸偏長，為正偏差；若所述軸向中心標線15偏向圓筒前接頭一端時，表明該凸塊的軸向位置比標準尺寸偏短，為負偏差。
64.當判定凸塊在周向的偏差方向為正偏差還是負偏差時，若所述周向中心標線16偏向圓筒後接頭端面的水平方向時，表明該凸塊的周向位置比標準尺寸偏大，為正偏差；若所述周向中心標線16偏向圓筒後接頭端面的豎直方向時，表明該凸塊的周向位置比標準尺寸偏小，為負偏差。
65.步驟5，根據所述軸向中心標線15、周向中心標線16在對應檢測孔軸向、周向檢測線的偏移位置，利用偏離刻度線14的數量與「+
」「‑」
標識，直接記錄軸向、周向的偏移值。通過逐一記錄各凸塊在軸向和周向的偏移值，得到圓筒各凸塊的檢測結果。