孔轴混合零部件的测量装置及方法制造方法及图纸

一种孔轴混合零部件的测量装置及方法。用于测量摩托车曲柄的轴径、孔径、中心距。装置由专用夹具、传感器和单片机组成，夹具又由支座、夹具体、铰链摇杆机构构成。将被测件放入夹具内，使其微动，即可自动达到三个特殊位置，单片机通过安装在夹具上的三个传感器获取运动参数，按给出的数学模型进行数据分析处理，获得所测尺寸。该测量装置及方法精度高、速度快、标定简单、工作可靠，且可在多个技术领域中应用。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种摩托车曲柄的轴径、孔径、中心距的测量装置与方法。该类零件有孔、轴和测量基准面，孔的轴线和轴的轴线平行。孔和轴的外圆可以是分离的，如图6、图7示；或少量相割的，如图8、图9示，相割两圆弧中任一圆弧的最大弧度小于π/4，测量基准面与孔和轴的轴线垂直，测量基准面为精加工面，且相对于孔和轴的垂直度精度较高。现有的单独测量轴径和单独测量孔径的方法均很多，但测量孔轴之间的中心距的方法却很少，且很困难，特别是在测量孔轴相割的零部件的中心距时，更是困难重重。即便是有些仪器能检测出中心距，但一般使用的方法都很繁琐，精度不高，且只局限于在实验室里检测。如日本MITUTOYO MFG，有限公司的市销产品三坐标测量机是由传感器探头、变送器、光栅、A/D转换器、计算机等部分组成，该测量机可用于测量上述零件的轴径、孔径、中心距，但只能分别对轴径、孔径、中心距进行测量，测量速度缓慢，特别是三坐标测量机使用的环境要求苛刻，不宜在工厂等较为恶劣的环境中使用。又如登载在《电动工具》1992年4期上的《轴与孔中心距的精密测量》一文中提出了一种借助于杠杆千分表与万能工具显微镜测量中心距的方法，其测量步骤为1、用常规工具测量轴径、孔径；2、确定中心位置；3、寻找测量位置；4、在圆柱面和孔壁上测量5个点，依次等精度各测5次，得出纵、横读数值；5、把读数值代入计算公式，即可计算出中心距。由此可看出，其操作步骤复杂，不易掌握，测量周期长，且由于使用常规测量工具检测轴径、孔径，测量精度不高。本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足之处，设计了一种，可同时测出轴径、孔径、中心距，操作步骤简单，速度快，精度高，工作可靠。为实现本专利技术的目的，其技术方案是在位移传感器探头、变送器、A/D转换器、单片机等部分组成的孔轴混合零部件的测量装置的基础上，设计了专用的夹具。该夹具包括支座，固定在支座上的夹具体，装在被测孔和该孔所对的夹具体孔内且与夹具体孔为过盈配合的芯柱，装在支座外侧中上部其摇杆通过被测件的中心线上方、摇杆中部安装的小顶尖尖端与被测件中心的盲孔接触的铰链摇杆机构，支座的中部有一通孔，夹具体中部有一比被测件轴径的略大通孔，该通孔为具有两段相互平行的垂直于摇杆的直线段，两直线段间的距离略大于被测件的轴径，在两直线段范围内垂直于两直线段且与摇杆所在的夹具体中心线重合的位置加工有两个与夹具体中部通孔相通且安装有传感器探头的同轴的通孔，且芯柱到两孔的轴线的距离为被测件的轴孔中心距的基本尺寸，在芯柱中心所在的与两通孔中心线垂直的夹具体的中心线上有一与夹具体中部孔连通的、安装有传感器探头的通孔。对于被测件孔轴分离的情况，芯柱为完整的阶梯圆柱，图4给出了这种形状，对于被测件孔轴相割的情况，芯柱为的阶梯圆柱，其圆柱的部分实体被削去，以便被测件能够顺利安装在夹具上，图5给出了这种形状。本专利技术的测量方法分为检测方法与标定方法。其电气测量图如附图说明图11所示。检测的步骤顺序为1、将被测件放入夹具体内；2、操纵铰链摇杆机构，带动被测件运动；3、监测被测件的位置，判断是否已达到三个特殊位置；4、如已到达三个特殊位置一次以上，按给出的数学模型算出轴径、孔径、中心距；5、显示打印结果。如图15所示。被测件放入夹具体内的方法是将被测件的轴放入夹具体中部的通孔中，将被测件的孔套在芯柱上，使被测件的测量基准面与夹具体的定位面紧密贴合。操纵铰链摇杆机构，使安装在摇杆上的顶尖放入被测件的中心盲孔内，微向下压摇杆，并在水平面内来回转动，带动被测件运动，由于受夹具体中部通孔的两直边的限制，其运动方向为芯柱孔所在夹具体的中心线方向，在运动过程中，使被测件分别到达三个特殊位置一次以上，这三个特殊位置分别是被测件的轴心在摇杆所在夹具体的中心线上的位置，如图12所示，被测件的轴靠近芯柱一侧的极限位置，如图13所示，被测件的轴远离芯柱一侧的极限位置，如图14所示。在被测件放入夹具内之后，本装置自动进入测量状态。单片机通过A/D转换器，分别获取摇杆方向的两个传感器探头和垂直于摇杆方向的传感器探头经变送器输出的电压值V01、V02、V03，并进行平滑滤波处理，得到处理后的电压值V1、V2、V3；根据V1、V2、V3判断被测件是否达到三个特殊位置。在被测件到达这三个位置至少各一次后，获取在这三个特殊位置上变送器的输出值，然后按以下推导的公式计算轴径、孔径、中心距。设垂直于摇杆方向的传感器探头到芯柱轴心的初始距离为L1，摇杆方向的两个位移传感器探头之间的初始距离为L2，芯柱的直径为Ddabber，被测件的轴径为Dshaft，被测件的孔径为Dhole，被测件的中心距为Dcontre，摇杆方向的两个传感器探头和垂直于摇杆方向的传感器探头的灵敏度系数分别为a1、a2、a3，其量纲是mm/mv。当被测件的轴心在摇杆所在夹具体的中心线上时，如图12所示，(a1V1+a2V2)为放入被测件后的极小值，用(a1V1+a2V2)min表示，则Dshaft＝L2-(a1V1+a2V2)min(1)当被测件运动到靠近芯柱一侧的极限位置时，垂直于摇杆方向的传感器探头输出值为放入零件后的极大电压值Vamax，如图13所示，则Dcontre＝L1-a3V3max-1/2Dshaft+1/2(Dhole-Ddabber)(2)当被测件运动到远离芯柱一侧的极限位置时，垂直于摇杆方向的传感器探头输出值为放入零件后的极小值电压V3min，如图14所示，则Dcontre＝L1-a3V3min-1/2Dshaft-1/2(Dhola-Ddabber)(3)将(1)、(2)、(3)式组成方程组，解之，并令A＝L2；B＝Ddabber；C＝L1-1/2L2；其中A表示摇杆方向的两个位移传感器探头之间的初始距离；B表示芯柱的直径；C表示垂直于摇杆方向的传感器探头到芯柱轴心的初始距离与摇杆方向的两个传感器探头之间的初始距离一半的差；可得Dshaft＝A-(a1V1+a2V2)min(4)Dhole＝B+a3(V3max-V3min)(5)Dcontre＝C+1/2(a1V1+a2V2)min-1/2a3(V3max+V3min)(6)(4)、(5)、(6)式中A、B、C、a1、a2、a3在标定时确定；其标定方法为当该装置工作在标定状态下时，将两个尺寸已知且轴径、孔径、中心距三个参数的数值均相差较远的标准零件相继放入夹具体内进行测量，测量的原理同前。当单片机系统显示的测量值与标准零件的已知值不符时，通过装置面板上的键将之修改为已知值，存入单片机系统中保存。摇杆方向的两个传感器的一致性很好，在不影响测量精度的前提下，可以认为a1＝a2。根据(4)、(5)、(6)式与在标定过程中测出的两个标准零件在三个特殊位置上的传感器输出的电压值，可得到U＝T-1W(7)(7)式中，U＝T W＝T其中A，B，C，a1，a3的含义同前述；Dashaft1，Dshole1，Dscontre1分别为第一个标准零件的轴径、孔径、中心距的已知值；Dashaft2，Dshole2，Dscontre2分别为第二个标准零件的轴径孔径、中心距的已知值；(Va11+Va12)min与(Va21+Va22)min分别为第一与第二个标准零件在运动过程中(V1+V2)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孔轴混合零部件的测量装置，包括传感器探头、变送器、Ａ／Ｄ转换器、单片机、打印机，其特征在于该测量装置的专用夹具包括支座，固定在支座上部的夹具体，装在被测孔和该孔所对的夹具体孔内且与夹具体孔为过盈配合的芯柱，在支座外侧的中上部装有一个其摇杆通过被测件中心线上方、摇杆中部上的小顶尖尖端与被测件中心的盲孔接触的铰链摇杆机构，支座的中部有一通孔，夹具体中部有一比被测件轴径略大的通孔，在摇杆所在的夹具体的中心线上，各有一个安装位移传感器探头的通孔，两孔均与夹具体的中部孔连通，且两孔的中心线到芯柱的距离为被测件轴孔中心距的基本尺寸，在与两通孔中心线垂直，且芯柱孔中心所对的夹具体的中心线上有一与夹具体中部孔连通，安装有一位移传感器探头的通孔。２、根据权利要求１所述的孔轴混合零部件的测量装置，其特征在于夹具体中部的通孔为两段相互平行的线段的两端各与一段圆弧连接构成的环形通孔，对于被测件孔轴分离的情况，芯柱为完整的阶梯圆柱，对于被测件孔轴相割的情况，芯柱为削去了部分实体的阶梯圆柱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，鄢萍，易润忠，江泽佳，徐宗俊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]