CN111895956B - 一种反馈杆内锥高精度角度测量方法及辅助测量装置 - Google Patents

一种反馈杆内锥高精度角度测量方法及辅助测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反馈杆内锥高精度角度测量方法及辅助测量装置，涉及电液伺服阀反馈杆内锥高精度角度测量领域。在现有技术中，根据反馈杆内锥角形状公差要求，当开口角度在SLSE周围变化时，两接收孔压差都有下降趋势；故图纸要求SLSE±10′，即被测内锥角度XX°～XX°之间为合格；若使用轮廓度测量，则测量轨迹无法与基准轴线一致，若采用三坐标测量机，则无法采集小微型腔内部，现阶段测量手段受限，测量准确性及检测效率均不足以满足生产需要；本发明在测量手段条件硬件不变的情况下，给出了合理高效的测量方案，分析测量结果的误差来源，结合两种测量方法并运用合理的数学算法，配合科学的数据分析处理方案，最终完成反馈杆内锥高精度角度测量。

Description

一种反馈杆内锥高精度角度测量方法及辅助测量装置
技术领域
本发明涉及电液伺服阀反馈杆内锥高精度角度测量领域，尤其涉及一种反馈杆内锥高精度角度测量方法及辅助测量装置。
背景技术
根据反馈杆仿真结果显示，两接收孔压差与反馈杆V型槽开口角度对应关系不成比例，同时V型槽开口角度的大小对两接收孔压差影响较大。当反馈杆V型槽开口角度在”SLSE”时，两接收孔压差最大，从而使得阀芯能够获得较大的驱动力，油液驱动力克服滑阀组件之间的摩擦力和液动力推动阀芯位移，此位移一直持续到因反馈杆弯曲产生的反馈力矩与阀芯两端压差(两接收孔之间的压差)相平衡时为止，较大的油液驱动力对电液伺服阀灵敏度是十分有利的，此类高精度小微内型腔角度检测一直是困扰企业检测成本和检测正确率的瓶颈之一，常规检测方法难以实现。
反馈杆内锥角形状公差要求，如图1反馈杆技术要求所示，当开口角度在SLSE周围变化时，两接收孔压差都有下降趋势。故图纸要求SLSE±10′，即被测内锥角度XX°～XX°之间为合格。若使用轮廓度测量，则测量轨迹无法与基准轴线一致，若采用三坐标测量机，则无法采集小微型腔内部，现阶段测量手段受限，测量准确性及检测效率均不足以满足生产需要。
发明内容
本发明提供了一种反馈杆内锥高精度角度测量方法及辅助测量装置，在测量手段条件硬件不变的情况下，给出了合理高效的测量方案，最终完成反馈杆内锥高精度角度测量。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本申请提供了一种反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置，包括定制成组V型槽主体、定制压板、定位柱以及蝶形螺母；
所述定制压板通过定位柱以及蝶形螺母固定在所述定制成组V型槽主体上。
所述定制成组V型槽主体包括位于定制成组V型槽主体中部的多个成组V型零件槽、与所述成组V型零件槽V型开口所对应前侧面、位于定制成组V型槽主体与前侧面之间开有防干涉限位槽、位于定制成组V型槽主体表面的多个定位平面；
所述成组V型零件槽与前侧面一体成型，所述前侧面与成组V型零件槽V型开口所对应处，开有与成组V型零件槽V型开口形状大小皆相同的多个V型卡槽。
进一步的，所述成组V型零件槽形成内锥角内型腔。
进一步的，所述定制成组V型槽主体还包括位于定制成组V型槽主体上表面的多个第一定位柱孔，且所述第一定位柱孔分别与所述定位柱配合使用。
进一步的，所述定位平面包括底面、左侧面以及右侧面，且多个定位平面相互之间平行度不大于0.002mm。
进一步的，所述定制压板包括第一平面、第二平面、多个第二定位柱孔、定制形槽、压装硅胶垫槽；
所述第一平面与第二平面不在同一平面上，第一平面上开有定制形槽；
所述第二定位柱孔与所述第一定位柱孔分别相对应且形状大小皆相同，共同与定位柱配合使用；
所述第二平面上开有压装硅胶垫槽，所述压装硅胶垫槽与硅胶垫配合使用。
进一步的，所述定位柱包括蝶形螺母旋紧区定位区、定制成组V型槽紧固区。
进一步的，蝶形螺母包括着力杠杆、旋紧区；
所述旋紧区与所述蝶形螺母旋紧区配合使用。
进一步地，本申请还提供了一种反馈杆内锥高精度角度测量方法，包括以下步骤：
步骤一：采用辅助测量装置配合轮廓度仪及三坐标测量机进行测量并分析测量结果
内锥角内型腔包括第一侧面和第二侧面，二者呈八字形沿长度方向分布，且并不接触；所述内锥角内型腔内存在轮廓度仪路径实际测量轨迹ABCD和理论测量轨迹AB′C′D′，点O与点O′分别为第一表面两条短边的中点；直线PP′为Z基准圆柱的中心线在第一表面上的投影，用三坐标测量机测量出辅助测量装置轴线pp′与基准轴线oo′的夹角数值α′；
步骤二：修正测量结果
根据梯形定理、三角形定理及三角函数相关公式，令AB′与C′D′的夹角为β，则可推导出公式：
Figure BDA0002327781090000031
式中，AD′＝AD·cosα′；B′C′＝BC·cosα′；h为内锥型腔所在平面的厚度；A点为内锥角内型腔上第一侧面第一长边上任意一点，且为触针行走起点，在路径实际测量轨迹中,触针经第一侧面移动至第一侧面第二长边上一棱点B，而后移动至第二侧面第三长边上一棱点C，再经第二侧面移动至第二侧面上第四长边上一棱点D；在理论测量轨迹中，触针经第一侧面移动至第一侧面第二长边上一棱点B′，而后移动至第二侧面第三长边上一棱点C′，再经第二侧面移动至第二侧面上第四长边上一棱点D′。
本发明的有益效果：
本发明在测量手段条件硬件不变的情况下，给出了合理高效的测量方案，分析测量结果的误差来源，通过设计测量辅助装置，实现了零件装夹、测量、基准轴线转移的作用，降低了测量成本，提高了测量准确性，结合两种测量方法并运用合理的数学算法，配合科学的数据分析处理方案，最终完成反馈杆内锥高精度角度测量。
附图说明
图1为反馈杆技术要求展示图；
图2为轮廓度仪测量路径整体示意图；
图3为为轮廓度仪测量路径具体示意图；
图4为定制成组V型槽主体三维立体图；
图5为定制压板三维立体图；
图6为定位柱三维立体图；
图7为专用装夹装置装配状态三维立体图；
图8为工序零件装夹状态三维图；
图9为硅胶垫三维立体图；
图中，
1、定制成组V型槽主体；2、定制压板；3、硅胶垫；4、定位柱；5、蝶形螺母；
101、成组V型零件槽；102、第一定位柱孔；103、防干涉限位槽；104、定位平面；105、前侧面；
1011、第一侧面；1012、第二侧面；1013、第一表面；1014、底面；
10111、第一长边；10112、第二长边；10121、第三长边；10122、第四长边；
1051、V型卡槽
201、第一平面；202、第二平面；203、第二定位柱孔；204定制形槽；205、压装硅胶垫槽；
401、蝶形螺母旋紧区；402、定位区；403、定制成组V型槽紧固区；
501、着力杠杆；502、旋紧区；
Z、基准。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
参见图1-图9，本发明提供了一种反馈杆内锥高精度角度测量方法及辅助测量装置，具体内容如下：
反馈杆内锥角形状公差要求，如图1反馈杆技术要求所示，当开口角度在A°周围变化时，两接收孔压差都有下降趋势。故图纸要求A°±10′为合格；若使用轮廓度仪测量，则测量轨迹无法与基准轴线一致，若采用三坐标测量机，则无法采集小微型腔内部，现阶段测量手段受限，测量准确性及检测效率均不足以满足生产需要；
本发明结合两种测量方法并运用合理的数学算法，配合科学的数据分析处理方案，实现伺服阀反馈杆内锥高精度角度检测，具体步骤如下：
一种反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置，包括定制成组V型槽主体1、定制压板2、硅胶垫3、定位柱4以及蝶形螺母5；
所述定制压板2通过定位柱4以及蝶形螺母5固定在所述定制成组V型槽主体1上。
所述定制成组V型槽主体1包括位于定制成组V型槽主体1中部的多个成组V型零件槽101、与所述成组V型零件槽101V型开口所对应前侧面105、位于定制成组V型槽主体1与前侧面105之间开有防干涉限位槽103、位于定制成组V型槽主体1表面的多个定位平面104；
所述成组V型零件槽101与前侧面105一体成型，所述前侧面105与成组V型零件槽101V型开口所对应处，开有与成组V型零件槽101V型开口形状大小皆相同的多个V型卡槽1051，所述V型卡槽1051可以为两个，V型卡槽1051既保证装夹稳定，又可提升效率，为使零件装夹状态精确且稳定可靠。
进一步的，所述定制成组V型槽主体1还包括位于定制成组V型槽主体1上表面的多个第一定位柱孔102，且所述第一定位柱孔102分别与所述定位柱4配合使用，所述第一定位柱孔102可以为两个。
进一步的，所述定位平面104包括底面、左侧面以及右侧面，测量过程中需要保证轮廓度仪、三坐标测量机测量分别装夹的时候，定位轴线一致，所以多个定位平面104相互之间平行度不大于0.002mm。
进一步的，所述定制压板2包括第一平面201、第二平面202、多个第二定位柱孔203、定制形槽204、压装硅胶垫槽205；
所述第一平面201与第二平面202不在同一平面上，可以为垂直状态，第一平面201上开有定制形槽204；
所述第二定位柱孔201与所述第一定位柱孔102分别相对应且形状大小皆相同，共同与定位柱4配合使用，所述第二定位柱孔201可以为两个；
所述第二平面202上开有压装硅胶垫槽205，所述压装硅胶垫槽205与硅胶垫3配合使用，以保证装夹过程中零件基准位置完好无损伤。
进一步的，所述定位柱4包括蝶形螺母旋紧区401、定位区402、定制成组V型槽紧固区403。
进一步的，蝶形螺母包括着力杠杆501、旋紧区502；
所述旋紧区502与所述蝶形螺母旋紧区401配合使用。
一种反馈杆内锥高精度角度测量方法，包括以下步骤：
步骤一：采用辅助测量装置配合轮廓度仪及三坐标测量机进行测量并分析测量结果
零件装夹在辅助测量装置上，采用辅助测量装置的外轮廓进行定位，由于轮廓度仪只能完成沿相对符合测量基准的单一轴线进行单一方向的测量，如图2轮廓度仪测量路径俯视图所示，零件通过辅助装置装夹Z基准，使Z基准尽量垂直于轮廓度仪理论测量轴线AD′，但事实上，无论装夹状态如何完美，轮廓度仪的实际测量路径终究为AD；针对图纸要求A°±10′的公差值，轮廓度仪的测量路径与内锥角度理论截面存在偏移，此路径偏移带来的测量误差不可忽略不计；
内锥角内型腔包括第一侧面1011和第二侧面1012，二者呈八字形沿长度方向分布，且并不接触；所述内锥角内型腔内存在轮廓度仪路径实际测量轨迹ABCD和理论测量轨迹AB′C′D′，所述理论测量轨迹指在测量过程中较为理想、完美的测量轨迹；点O与点O′分别为第一表面1013两条短边的中点；直线PP′为Z基准圆柱的中心线在第一表面1013上的投影，用三坐标测量机测量出辅助测量装置轴线pp′与基准轴线oo′的夹角数值α′；
步骤二：修正测量结果
根据梯形定理、三角形定理及三角函数相关公式，令AB′与C′D′的夹角为β，则可推导出公式：
Figure BDA0002327781090000071
式中，AD′＝AD·cosα′；B′C′＝BC·cosα′；h为内锥型腔所在平面的厚度；A点为内锥角内型腔上第一侧面1011第一长边10111上任意一点，且为触针行走起点，在路径实际测量轨迹中,触针经第一侧面1011移动至第一侧面1011第二长边10112上一棱点B，而后移动至第二侧面1012第三长边10121上一棱点C，再经第二侧面1012移动至第二侧面1012上第四长边10122上一棱点D；在理论测量轨迹中，触针经第一侧面1011移动至第一侧面1011第二长边10112上一棱点B′，而后移动至第二侧面1012第三长边10121上一棱点C′，再经第二侧面1012移动至第二侧面1012上第四长边10122上一棱点D′。
具体的，安装时将所述定制压板2扣至在定制成组V型槽主体1上，并通过定位柱4上定制成组V型槽紧固区403分别与第一定位柱孔102和第二定位柱孔201配合将定制压板2固定在定制成组V型槽主体1上；使用时将零件安装进V型卡槽1051，进行测量，本测量方法改进方案中，用轮廓度仪与用三坐标测量机分别进行的两次测量过程，应确保使用专用辅助装置一次装夹中途不拆卸。

Claims (8)

1.一种反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置，其特征在于，包括定制成组V型槽主体(1)、定制压板(2)、定位柱(4)以及蝶形螺母(5)；
所述定制压板(2)通过定位柱(4)以及蝶形螺母(5)固定在所述定制成组V型槽主体(1)上；
所述定制成组V型槽主体(1)包括位于定制成组V型槽主体(1)中部的多个成组V型零件槽(101)、与所述成组V型零件槽(101)V型开口所对应前侧面(105)、位于定制成组V型槽主体(1)与前侧面(105)之间开有防干涉限位槽(103)、位于定制成组V型槽主体(1)表面的多个定位平面(104)；
所述成组V型零件槽(101)与前侧面(105)一体成型，所述前侧面(105)与成组V型零件槽(101)V型开口所对应处，开有与成组V型零件槽(101)V型开口形状大小皆相同的多个V型卡槽(1051)。
2.根据权利要求1所述的一种反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置，其特征在于，所述成组V型零件槽(101)形成内锥角内型腔。
3.根据权利要求1所述的一种反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置，其特征在于，所述定制成组V型槽主体(1)还包括位于定制成组V型槽主体(1)上表面的多个第一定位柱孔(102)，且所述第一定位柱孔(102)分别与所述定位柱(4)配合使用。
4.根据权利要求1所述的一种反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置，其特征在于，所述定位平面(104)包括底面、左侧面以及右侧面，且多个定位平面(104)相互之间平行度不大于0.002mm。
5.根据权利要求3所述的一种反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置，其特征在于，所述定制压板(2)包括第一平面(201)、第二平面(202)、多个第二定位柱孔(203)、定制形槽(204)、压装硅胶垫槽(205)；
所述第一平面(201)与第二平面(202)不在同一平面上，第一平面(201)上开有定制形槽(204)；
所述第二定位柱孔(203)与所述第一定位柱孔(102)分别相对应且形状大小皆相同，共同与定位柱(4)配合使用；
所述第二平面(202)上开有压装硅胶垫槽(205)，所述压装硅胶垫槽(205)与硅胶垫(3)配合使用。
6.根据权利要求1所述的一种反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置，其特征在于，所述定位柱(4)包括蝶形螺母旋紧区(401)、定位区(402)、定制成组V型槽紧固区(403)。
7.根据权利要求6所述的一种反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置，其特征在于，蝶形螺母包括着力杠杆(501)、旋紧区(502)；
所述旋紧区(502)与所述蝶形螺母旋紧区(401)配合使用。
8.根据权利要求7所述反馈杆内锥高精度角度辅助测量装置 的一种反馈杆内锥高精度角度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：采用辅助测量装置配合轮廓度仪及三坐标测量机进行测量并分析测量结果
内锥角内型腔包括第一侧面(1011)和第二侧面(1012)，二者呈八字形沿长度方向分布，且并不接触；所述内锥角内型腔内存在轮廓度仪路径实际测量轨迹ABCD和理论测量轨迹AB′C′D′，点O与点O′分别为第一表面(1013)两条短边的中点；直线PP′为Z基准圆柱的中心线在第一表面(1013)上的投影，用三坐标测量机测量出辅助测量装置轴线pp′与基准轴线oo′的夹角数值α′；
步骤二：修正测量结果
根据梯形定理、三角形定理及三角函数相关公式，令AB′与C′D′的夹角为β，则可推导出公式：
Figure FDA0003656883840000021
式中，AD′＝AD·cosα′；B′C′＝BC·cosα′；h为内锥角内型腔所在平面的厚度；A点为内锥角内型腔上第一侧面(1011)第一长边(10111)上任意一点，且为触针行走起点，在路径实际测量轨迹中,触针经第一侧面(1011)移动至第一侧面(1011)第二长边(10112)上一棱点B，而后移动至第二侧面(1012) 第三长边(10121)上一棱点C，再经第二侧面(1012)移动至第二侧面(1012)上第四长边(10122)上一棱点D；在理论测量轨迹中，触针经第一侧面(1011)移动至第一侧面(1011)第二长边(10112)上一棱点B′，而后移动至第二侧面(1012)第三长边(10121)上一棱点C′，再经第二侧面(1012)移动至第二侧面(1012)上第四长边(10122)上一棱点D′。
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