CN112880510A - 一种带环形梁回转类零件的快速批量测量装置与测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带环形梁回转类零件的快速批量测量装置与测量方法,装置包括零件固定模块和坐标建立模块；零件固定模块由固定座、旋转压柱、弹簧及螺母组成；固定座中心部位设有安装零件的环形凹槽和通孔，固定座的外侧壁沿圆周方向加工有多个安装槽，安装槽上端与固定座顶部设置连通孔；旋转压柱由偏心的压紧头部分和滑动杆部分组成；旋转柱一一穿装在多个安装槽上端的连通孔内，滑动杆部分穿经连通孔，伸入到对应位置的安装槽内，在安装槽内的滑动杆螺纹连接有螺母，螺母的上方套装有弹簧，使压紧头部分压紧于零件环形梁部分的上端；坐标建立模块用于对零件固定模块的摆放位置进行限定，由基准测量平板和L形固定框组成。本发明可实现批量零件的快速准确测量，提高测量效率测量。
Description
技术领域
本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种带环形梁回转类零件的快速批量测量装置与测量方法。
背景技术
在日常的工业设计及生产过程中，高精度回转类零件加工已经属于各类加工企业的主要产品。对于各加工企业来说，能够高效、准确的对以加工的回转类零件进行测量，是保证产品质量的重要环节。现有测量技术很难满足快速批量测量，一般采用单次测量，影响整体生产的运行效率。
针对这个问题，本发明提出了一种快速测量带环梁的回转类零件的快速测量装置及测量方法，可以快速批量测量此类零件，不仅能够保证产品测量精度，而且能够大幅提升测量效率，适用于各类批量加工中的测量工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种带环形梁回转类零件的快速批量测量装置与测量方法,该测量装置结构简单、使用方便；该测量方法科学合理，可实现批量零件的快速准确测量，提高测量效率测量、可靠性高、测得的结果数据稳定可靠。
本发明的上述目的之一通过如下技术方案来实现：
一种带环形梁回转类零件的快速批量测量装置，其特征在于：包括零件固定模块和坐标建立模块；
所所述零件固定模块用于固定带有环形梁的回转类零件，由固定座、旋转压柱、弹簧及螺母组成；
所述固定座采用圆柱体结构，中心部位设置有用于嵌装零件环形梁部分的环形凹槽和插装零件主体部本的通孔，固定座的外侧壁沿圆周方向加工有多个沿其轴向方向设置的安装槽，安装槽的上端与固定座的顶部设置连通孔；固定座的外圆分为上外圆和下外圆，上外圆直径小于下外圆直径；所述旋转压柱为多个，数量与固定座上的安装槽数量一致，旋转压柱由压紧头部分和下端部制有螺纹的滑动杆部分组成，两部分采用偏心设计；旋转柱以压紧头部分位于固定座上方的方式一一穿装在多个安装槽上端的连通孔内，滑动杆部分穿经连通孔，伸入到对应位置的安装槽内，在安装槽内的滑动杆螺纹连接有螺母，螺母的上方套装有弹簧，通过弹簧，使压紧头部分压紧于零件环形梁部分的上端，使待加工零件固定；
所述坐标建立模块用于对零件固定模块的摆放位置进行限定，同时用作测量时坐标系的建立基础，由基准测量平板和L形固定框组成；
所述基准测量平板的***设置有固定模块部分，用于通过螺钉与三坐标测量平台连接，基准测量平板的上端为测量平面，在测量平面上设有纵横分布的多个螺纹孔，用于工装的螺纹固定，横纵两向的螺纹孔组成连线的垂直度不大于0.02mm；
所述L形固定框通过螺钉固定在基准测量平板上，用于定位摆放所述零件固定模块，L框固定框内侧靠面相互间垂直度不大于0.05mm。
进一步的：测量平面上分为疏密两个螺纹孔区，密螺纹孔区呈凹字型，相邻螺纹孔间距15mm，疏螺纹孔区呈凸字型，相邻螺纹孔间距30mm。
本发明的上述目的之二通过如下技术方案来实现：
一种带有环形梁的回转类零件的批量快速测量方法，其特征在于：测量仪器采用三坐标，并基于上述的快速批量测量装置，包括步骤如下：
步骤1、基础准备工作
1.1将基准测量平板固定在三坐标工作台上，保证基准测量平板上螺纹孔横向连线方向及纵向连线方向分别与三坐标的X轴移动方向和Y轴移动方向相同；
1.2将L形固定框通过螺钉安装在基准测量平板上，保证L形固定框的直角边和基准测量平板上螺纹直角系保持一致；
1.3将待测零件***固定座中心的通孔内，零件的环形梁部分嵌入到环形凹槽内，通过环形凹槽和中心通孔的双重限位，将被测零件摆放在固定座上，转动旋转压柱，通过压紧头部分将零件压紧，旋转螺母，调节旋转压柱的向下挤压力，使零件牢固的固定于固定座上，保证零件的牢固性。
1.4将零件和零件固定模块的组合件摆放至基准测量平板上，其中，靠近L形固定框的两内侧面的相交位置的组合件为编号1#零件，其余以接触L形固定框内直角边和固定座间下外圆互相贴靠摆放，最后摆放形状呈矩形；
步骤2、测量工作
2.1三坐标回零并进行校准；
2.2建立坐标系：通过测量L形固定框的两内侧边和基准平板测量面，建立三坐标坐标系，并确定原点及X、Y方向。
2.3对编号1#零件进行测量编程，测量程序的起始和终止安全点均位于零件上方，测量完成后评鉴测量数据；
2.4根据三坐标矩阵测量模块，以1#零件测量程序为基准程序，设定X、Y方向的移动距离和测量数量；
2.5执行测量程序，完成零件的批量测量，可得所需测量数据。
2.6保存测量程序，后期测量零件时，调用测量程序，确定坐标系后可直接对零件进行批量测量。
进一步的：步骤2.2中，在基准测量平板的测量平面上取三个及以上点，拟合平面，与该平面垂直的方向确定为Z轴；在L形固定框的长边内侧面取三个及以上点，拟合平面，与该平面垂直的方向确定X轴方向；在L形固定框的短边内侧面取三个及以上点，拟合平面，与该平面垂直的方向确定Y轴方向；三个平面相交取交点为原点，完成坐标系的建立。
本发明具有的优点和积极效果：
1、本测量装置构成件少，整体结构简单、通过固定座实现对零件的定位，通过旋转压柱实现零件的压紧固定，具有使用操作方便的优点，可实现零件的快速定位安装。
2、本测量方法通过多个零件固定模块实现对多个工件的固定，通过将多个零件固定模块紧邻排布安装在基准测量平板上，并通过L形固定框实现多个零件固定模块，可实现批量零件的快速准确测量，提高了测量效率测量、可靠性高、测得的结果数据稳定可靠。
附图说明
图1是本发明测量装置的整体结构示意图；
图2是本发明零件固定模块的立体图；
图3是本发明将待测件固定于零件固定模块的剖视图；
图4是本发明零件固定模块中固定座的结构示意图；
图5是本发明零件固定模块中旋转压柱的结构示意图；
图6是本发明坐标建立模块的整体结构示意图；
图7是本发明坐标建立模块中基准测量平板的结构示意图；
图8是本发明坐标建立模块中L形固定框的结构示意图；
图9是本发明测量方法的参考图；
图10是本发明三坐标测量图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种带环形梁回转类零件的快速批量测量装置，如图1所述，由零件固定模块1和坐标建立模块2组成。零件固定模块主要用于固定带有环形梁101的回转类零件100，可实现零件的快速固定并保证在固定过程中不发生变形。坐标建立模块主要用于对零件固定模块的摆放位置做以限定，保证零件固定模块在后期的程序化精密测量。坐标建立模块同时用作测量时坐标系的建立，坐标系建立后可以完成零件的小批量，大批次的重复测量，实现不同批次测量的一致性。
一、零件固定模块
由固定座1.1、旋转压柱1.2、弹簧1.3及螺母1.4组成，如图2所示。
1、固定座用于固定零件，采用圆柱体结构，中心部位设置环形凹槽1.1.1和通孔1.1.2，环形凹槽及通孔直径及深度根据零件设计，用于摆放零件，如图3所示。固定座的外侧壁沿圆周方向加工有多个沿其轴向方向设置的安装槽1.1.3，安装槽的上端与固定座的顶部设置连通孔。具体的，可在固定座外侧壁上加工多个平面，每个平面内部加工一个矩形凹槽，矩形凹槽高度与平面高度相等，并通过通孔与固定座上端面相连，如图4所示。固定座外圆分为上外圆和下外圆，下外圆具有轴向和径向双向限位作用，所以其外径尺寸加工要求一致性高，相互间尺寸大小不大于0.01mm。上外圆尺寸要小于下外圆，防止后期固定干涉。
2、旋转压柱为多个，数量与固定座上的安装槽数量一致。旋转压柱由压紧头部分1.2.1和下端部制有螺纹的滑动杆部分1.2.2组成，如图5所示，两部分采用偏心设计。旋转柱以压紧头部分位于固定座上方的方式一一穿装在多个安装槽上端的连通孔内，滑动杆部分穿经连通孔，伸入到对应位置的安装槽内，在安装槽内的滑动杆螺纹连接有螺母，螺母的上方套装有弹簧，通过旋转滑动杆部分，可使压紧头部分压紧与待测量零件的环形梁上端，实现多零件的压紧固定，通过调节螺母来调节压簧的压缩量，从而实现对零件压紧力的调节，如图3所示。
二、坐标建立模块
坐标建立模块由基准测量平板2.2和L形固定框2.1组成。
1、基准测量平板
基准测量平板安装在三坐标工作台上，***设有固定模块部分2.2.1，由多个沉孔2.2.2(图7中为21个)和支撑面组成，可通过螺栓将基准测量平板和高精度三坐标工作台进行固定，使基准测量平板下底面与工作台紧密相贴，并保证两者之间不发生滑动摩擦。固定模块上设有多个螺纹孔2.2.3，横纵两向的螺纹孔组成连线的垂直度不大于0.02mm，螺纹孔可用于工装的螺纹固定。
基准测量平板中间部分为测量平面，其平面度加工至0.02mm，完全可以作为测量平面。测量平面高于固定模块7mm，以便于对两部分的区分。测量平面上分为疏密两个螺纹孔区，密螺纹孔区呈凹字型，相邻螺纹孔间距15mm，疏螺纹孔区呈凸字型，相邻螺纹孔间距30mm，可适用于各种类型工件的固定摆放。
2、L形固定框
L形固定框固定在基准测量平板上，用于定位摆放零件固定模块。L形固定框设计形位要求较高，使用时作为机械平面坐标，L形厚度20mm，长边和短边根据固定座外圆大小及摆放数量自行设计，L框固定框内侧靠面相互间垂直度不大于0.05mm。L形固定框上表面等距设计沉孔2.1.1，通过穿转个螺钉，可将L形固定框固定于基准测量平板的测量平面上方。
一种带有环形梁的回转类零件的批量快速测量方法，其特征在于：测量仪器采用德国Mahr400三坐标，并基于上述的快速测量装置进行测量，包括步骤如下：
步骤1、基础准备工作
1.1将基准测量平板固定在三坐标工作台上，保证基准测量平板上螺纹孔横向连线方向及纵向连线方向分别与三坐标的X轴移动方向和Y轴移动方向相同，同时要保证基准测量平板和三坐标工作台面之间的牢固性，以防后期测量过程中平板发生移动。
1.2将L形固定框通过螺钉安装在基准测量平板上，保证L形固定框的直角边和基准测量平板上螺纹直角系保持一致；
1.3将待测零件***固定座中心的通孔内，零件的环形梁部分嵌入到环形凹槽内，通过环形凹槽和中心通孔的双重限位，将被测零件摆放在固定座上，转动旋转压柱，通过压紧头部分将零件压紧，旋转螺母，调节旋转压柱的向下挤压力，使零件牢固的固定于固定座上，保证零件的牢固性。
1.4将零件和零件固定模块的组合件摆放至基准测量平板上，其中，靠近L形固定框的两内侧面的相交位置的组合件为编号1#零件100a，其余以接触L形固定框内直角边和固定座间下外圆互相贴靠摆放，最后摆放形状呈矩形。
步骤2、测量工作
2.1三坐标回零并进行校准；
2.2建立坐标系：通过测量L形固定框两内侧边和基准平板测量面，建立三坐标坐标系，
并确定原点及X、Y方向。
具体的，三坐标为空间测量仪器，可以通过确定X、Y、Z轴方向，拟合坐标原点，建立测量坐标***。坐标***的建立，可以有效降低编程时间及人工成本，实现单次编程可长期重复使用的目的。
在基准测量平板的测量平面上取三个及以上点，拟合平面，与该平面垂直的方向确定为Z轴；在L形固定框的长边内侧面取三个及以上点，拟合平面，与该平面垂直的方向确定X轴方向；在L形固定框的短边内侧面取三个及以上点，拟合平面，与该平面垂直的方向确定Y轴方向。三个平面相交取交点为原点，这样完成坐标系的建立。其中，在取点时，一般三个点就可确定一个平面，点数的增加就是为了增加定位的准确度。
2.3对编号1#零件进行测量编程，测量程序的起始和终止安全点均位于零件上方，测量完成后评鉴测量数据；
2.4根据三坐标矩阵测量模块，以1#零件测量程序为基准程序，设定X、Y方向的移动距离和测量数量；
2.5执行测量程序，完成零件的批量测量，可得所需测量数据。
2.6保存测量程序，后期测量零件时，调用测量程序，确定坐标系后可直接对零件进行批量测量。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (4)
1.一种带环形梁回转类零件的快速批量测量装置，其特征在于：包括零件固定模块和坐标建立模块；
所所述零件固定模块用于固定带有环形梁的回转类零件，由固定座、旋转压柱、弹簧及螺母组成；
所述固定座采用圆柱体结构，中心部位设置有用于嵌装零件环形梁部分的环形凹槽和插装零件主体部本的通孔，固定座的外侧壁沿圆周方向加工有多个沿其轴向方向设置的安装槽，安装槽的上端与固定座的顶部设置连通孔；固定座的外圆分为上外圆和下外圆，上外圆直径小于下外圆直径；所述旋转压柱为多个，数量与固定座上的安装槽数量一致，旋转压柱由压紧头部分和下端部制有螺纹的滑动杆部分组成，两部分采用偏心设计；旋转柱以压紧头部分位于固定座上方的方式一一穿装在多个安装槽上端的连通孔内，滑动杆部分穿经连通孔，伸入到对应位置的安装槽内，在安装槽内的滑动杆螺纹连接有螺母，螺母的上方套装有弹簧，通过弹簧，使压紧头部分压紧于零件环形梁部分的上端，使待加工零件固定；
所述坐标建立模块用于对零件固定模块的摆放位置进行限定，同时用作测量时坐标系的建立基础，由基准测量平板和L形固定框组成；
所述基准测量平板的***设置有固定模块部分，用于通过螺钉与三坐标测量平台连接，基准测量平板的上端为测量平面，在测量平面上设有纵横分布的多个螺纹孔，用于工装的螺纹固定，横纵两向的螺纹孔组成连线的垂直度不大于0.02mm；
所述L形固定框通过螺钉固定在基准测量平板上，用于定位摆放所述零件固定模块，L框固定框内侧靠面相互间垂直度不大于0.05mm。
2.根据权利要求1所述的带环形梁回转类零件的快速批量测量装置，其特征在于：测量平面上分为疏密两个螺纹孔区，密螺纹孔区呈凹字型，相邻螺纹孔间距15mm，疏螺纹孔区呈凸字型，相邻螺纹孔间距30mm。
3.一种带有环形梁的回转类零件的批量快速测量方法，其特征在于：测量仪器采用三坐标，并基于上述权利要求1或2所述的带环形梁回转类零件的快速批量测量装置，包括步骤如下：
步骤1、基础准备工作
1.1将基准测量平板固定在三坐标工作台上，保证基准测量平板上螺纹孔横向连线方向及纵向连线方向分别与三坐标的X轴移动方向和Y轴移动方向相同；
1.2将L形固定框通过螺钉安装在基准测量平板上，保证L形固定框的直角边和基准测量平板上螺纹直角系保持一致；
1.3将待测零件***固定座中心的通孔内，零件的环形梁部分嵌入到环形凹槽内，通过环形凹槽和中心通孔的双重限位，将被测零件摆放在固定座上，转动旋转压柱，通过压紧头部分将零件压紧，旋转螺母，调节旋转压柱的向下挤压力，使零件牢固的固定于固定座上，保证零件的牢固性。
1.4将零件和零件固定模块的组合件摆放至基准测量平板上，其中，靠近L形固定框的两内侧面的相交位置的组合件为编号1#零件，其余以接触L形固定框内直角边和固定座间下外圆互相贴靠摆放，最后摆放形状呈矩形；
步骤2、测量工作
2.1三坐标回零并进行校准；
2.2建立坐标系：通过测量L形固定框的两内侧边和基准平板测量面，建立三坐标坐标系，并确定原点及X、Y方向。
2.3对编号1#零件进行测量编程，测量程序的起始和终止安全点均位于零件上方，测量完成后评鉴测量数据；
2.4根据三坐标矩阵测量模块，以1#零件测量程序为基准程序，设定X、Y方向的移动距离和测量数量；
2.5执行测量程序，完成零件的批量测量，可得所需测量数据。
2.6保存测量程序，后期测量零件时，调用测量程序，确定坐标系后可直接对零件进行批量测量。
4.根据权利要求3所述的带有环形梁的回转类零件的批量快速测量方法，其特征在于：步骤2.2中，在基准测量平板的测量平面上取三个及以上点，拟合平面，与该平面垂直的方向确定为Z轴；在L形固定框的长边内侧面取三个及以上点，拟合平面，与该平面垂直的方向确定X轴方向；在L形固定框的短边内侧面取三个及以上点，拟合平面，与该平面垂直的方向确定Y轴方向；三个平面相交取交点为原点，完成坐标系的建立。
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