一种用于检测交叉孔系中两交叉孔中心距的定心测量装置

摘要

本发明公开了一种用于检测交叉孔系中两交叉孔中心距的定心测量装置，包括弹性定心胀套、定心拉杆、定心压杆、偏心轮压紧机构和定位销组成的两孔定位定心装置；手柄、随动偏心凸轮、轴承定位圆段和配合柱组成变距凸轮机构，及辅助定心机构。两孔定位定心装置插入待测零件第一孔系中，旋转偏心轮压紧装置使定心拉杆、定心压杆运动使弹性定心胀套张开对第一孔系定心，从待测零件第二孔系中两侧插入变距凸轮机构和辅助定心机构定位。旋转手柄带动凸轮旋转使其轮缘与弹性定心胀套外圆相切，在随动偏心凸轮端面径向刻有通第一孔系和第二孔系不同中心距对应的角度刻度，通过观察角度刻度线即可快速得知所测零件交叉孔的实际中心距，实现快速准确测量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测交叉孔系中两交叉孔中心距的定心测量装置。

背景技术

两孔中心距测量是零件中重要的空间尺寸，其受到相关两孔的加工精度，圆度误差影响，在产品设计中是计算啮合齿轮或涡轮蜗杆传动比的重要参数，加工尺寸的变化导致了传动比的变化，产生力矩波动和传动效率的波动，在装配中两孔中心距误差往往导致啮合不到位或装配困难，易造成松旷或产品异响及扭转力距增大，在所有的传动系统中，中心距均为关键尺寸，加工中基本靠设备精度进行保证，因其受到相关两孔本身加工精度影响，实际加工完成的产品中心距极易产生波动。目前定量测量中心距的方法有多种，如三坐标检测、两孔塞规+卡尺等，对于较大产品可采用一孔塞规+千分表等对比测量方式，但对于待测内孔直径小于50mm的小型零件上述方式均存在及时性和量具设计困难的问题，尤其对于生产现场，无法快速获得两孔中心距实际值将严重影响加工效率，存在较大的产品质量风险。

目前对于小型零件其中心孔的检测方式为两直圆柱通过特定尺寸的塞尺，判断合格与否，该方式具有快速定性检测的优点，但不能进行精确尺寸调整。

发明内容

为了快速精确检测小型零件中交叉孔系中心距，本发明提供了一种用于检测交叉孔系中两交叉孔中心距的定心测量装置，包括两孔定位定心装置、 变距凸轮机构和辅助定心机构，使用该装置测量交叉孔系中心距可以消除或减弱检测过程中因孔本身精度导致的中心距尺寸波动，快速反馈实际测量结果，为产品加工过程调整及质量控制提供数据支撑。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于检测交叉孔系中两交叉孔中心距的定心测量装置，包括两孔定位定心装置，用于给待测零件交叉孔系中第一孔系上的两个轴承孔进行浮动定心，并将两个轴承孔中心形成的轴线传递到定位定心装置外圆上，作为检测的固定端；

变距凸轮机构和辅助定心机构，用于定位待测零件交叉孔系中的第二孔系，所述变距凸轮机构和辅助定心机构可转动，作为检测的调节端；

所述两孔定位定心装置由弹性定心胀套、定心拉杆、定心压杆、偏心轮压紧机构和定位销组成；所述弹性定心胀套大致呈管状用于安装在待测零件交叉孔系中的第一孔系中对第一孔系中的两个轴承孔部位浮动定心，弹性定心胀套的两端由多个沿轴向具有弹性的圆弧瓣组成，弹性定心胀套的内孔设有锥度；所述弹性定心胀套的内孔内套设部分定心拉杆，所述定心拉杆底部设有锥度，定心拉杆可在所述弹性定心胀套内滑动从而推动弹性定心胀套下端的圆弧瓣张开或者关闭；所述定心压杆套设在所述定心拉杆的上部并可沿所述定心拉杆滑动；定心压杆的下端外周面设为锥形台阶，该锥形台阶位于所述弹性定心胀套内；所述弹性定心胀套上端孔壁上设有与所述定心压杆上的锥形台阶相配合的锥形台阶孔从而形成拉钩结构，定心压杆沿所述定心拉杆向下滑动时使弹性定心胀套上端的圆弧瓣张开，定心压杆沿所述定心拉杆向上滑动时可把所述的弹性定心胀套从待测零件中同步拉出；所述偏心轮压 紧机构由两个偏心轮和连接两个偏心轮的连接部组成，偏心轮压紧机构的两个偏心轮通过所述定位销固定连接在所述定心拉杆的上端，偏心轮压紧机构可绕所述定位销旋转使所述两个偏心轮的外圆作用于所述定心压杆的上端面从而推动所述定心压杆向下滑动，同时定心拉杆向上移动，通过定心拉杆和定心压杆上各自锥面共同作用弹性定心胀套，使弹性定心胀套上下两端的圆弧瓣张开，张开后的圆弧瓣与待测零件轴承孔形成线接触圆从而确保两轴承孔定心；

所述变距凸轮机构一体成型从左到右依次为手柄、随动偏心凸轮、轴承定位圆段和配合柱；所述随动偏心凸轮为偏心的圆形轮；

所述变距凸轮机构上的配合柱上套装所述辅助定心机构；所述辅助定心机构呈管状，辅助定心机构的外周面设有阶梯；

所述变距凸轮机构上的轴承定位圆段安装在待测测量部件交叉孔系中的第二孔系顶端轴承孔中、辅助定心机构外周面的小径端安装在待测测量部件交叉孔系中的第二孔系底端轴承孔中对第二孔系进行定位；

在测量中可转动所述变距凸轮机构上的手柄，带动随动偏心凸轮转动，通过旋转能够使随动偏心凸轮外圆和所述两孔定位定心装置上弹性定心胀套的外圆相切，只需在随动偏心凸轮上标刻包括螺线起点、终点、各角度中心距换算节点，测量时根据切点角度确定待测部件交叉孔中心距数值。

进一步，为了确保定心拉杆和弹性定心胀套同心，所述定心拉杆和弹性定心胀套采用间隙配合。

进一步，为了确保定心压杆和定心拉杆同心，所述定心压杆和定心拉杆采用间隙装配。

进一步，为了确保变距凸轮机构和辅助定心机构所定位的两轴承孔定位轴线同心，所述变距凸轮机构和辅助定心机构采用间隙方式配磨装配。

进一步，所述变距凸轮机构上的随动偏心凸轮两端面沿径向刻有角度线，角度线关于随动偏心凸轮圆心和轴承定位圆段的圆心连线对称，一侧刻度线用作测量，另一侧刻度线用作校验测量装置。

进一步，为了简化设计，所述变距凸轮机构和辅助定心机构与待测零件的配合采用最大实体原则设计。

本发明的有益效果：

1、采用两孔定位定心装置，消除第一孔系两端轴承孔本身加工精度对检测产生的影响。两孔定位定心装置采用了弹性胀套结构，有效的消除了第一孔系两端轴承孔加工误差，并且采用了圆弧接触，在任何张开或闭合状态与第一孔系两端轴承孔都是采用线接触，有效避免了平面锥度变化带来的角度变化，消除了系统误差；

2、两孔定位定心装置采用偏心圆方式拉压带锥度的定心拉杆、定位压杆，结构简单，操作快速，可靠性高；

3、两孔定位定心装置在定位压杆底部和弹性定心胀套顶部设计了拉钩结构的拉出装置，有效防止了由于第一孔系过小，定心机构插入后无法拔出的情况，确保使用效果；

4、在变距凸轮机构中采用了偏心圆方式，制造难度大大降低，使用中可根据实际中心孔精度及检测转角适当调整偏心量，结构紧凑，由于是刚性接触，转动过程接触后不受转动力矩影响，可根据随动偏心凸轮与弹性定心胀套接触点位置结合标刻在随动偏心凸轮的各中心距对应标记点快速读出实际 两交叉孔的中心距；

5、与三坐标测量相比，本装置除效率高外，对使用环境无特殊要求，能够满足生产现场或装配现场分组使用，检测结果可信，使用效率高于较传统通止方式；

6、本发明的可扩展能力强，不受相交孔系角度的影响，根据不同精度可通过设计随动偏心凸轮和轴承定位圆段不同偏心量来实现。

附图说明

图1为本发明实施例中两孔定位定心装置轴测图；

图2为图1剖视图；

图3为本发明实施例中变距凸轮机构和辅助定心机构示意图；

图4为本发明实施例中变距凸轮机构角度刻线示意图；

图5a为本发明实施例提供的检测交叉孔系中心距的定心测量装置与检测零件的装配示意图；

图5b为本发明实施例提供的检测交叉孔系中心距的定心测量装置与检测零件的分解示意图；

图5c为本发明实施例提供的检测交叉孔系中心距的定心测量装置与检测零件的分解示意图；

图5d为本发明实施例提供的检测交叉孔系中心距的定心测量装置安装在检测零件上的轴测图；

图5e为本发明实施例提供的检测交叉孔系中心距的定心测量装置安装在检测零件上的示意图；

图6为本发明实施例中中心距计算示意图。

附图标记

1-两孔定位定心装置；11-弹性定心胀套；12-定心拉杆；13-定心压杆；131-锥形台阶；14-偏心轮压紧机构；15-定位销；2-变距凸轮机构；21-手柄；22-随动偏心凸轮；221-角度线；23-轴承定位圆段；24-配合柱；3-辅助定心机构；4-待测零件；41-第一孔系；42-第二孔系。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图5a-图5e所示，一种用于检测交叉孔系中两交叉孔中心距的定心测量装置，包括两孔定位定心装置1，用于给待测零件4交叉孔系中第一孔系41上的两个轴承孔进行浮动定心，并将两个轴承孔中心形成的轴线传递到定心胀套的外圆上，作为检测的固定端。

变距凸轮机构2和辅助定心机构3，用于定位待测零件4交叉孔系中的第二孔系42，所述变距凸轮机构2和辅助定心机构3可转动，作为检测的调节端。

如图1和图2所示，所述两孔定位定心装置1由弹性定心胀套11、定心拉杆12、定心压杆13、偏心轮压紧机构14和定位销15组成。所述弹性定心胀套11大致呈管状用于安装在待测零件交叉孔系中的第一孔系中对第一孔系中的两个轴承孔部位浮动定心。弹性定心胀套11的两端由多个沿轴向具有弹性的圆弧瓣组成，弹性定心胀套11的内孔设有锥度。所述弹性定心胀套11的内孔内套设部分定心拉杆12，所述定心拉杆12底部设有锥度，定心拉杆12可在所述弹性定心胀套11内滑动从而推动弹性定心胀套11下端的圆弧瓣 张开或者关闭，所述定心拉杆12和弹性定心胀套11采用间隙配合，确保同心。所述定心压杆13套设在所述定心拉杆12的上部并可沿所述定心拉杆12滑动，定心压杆13和定心拉杆12采用间隙配合，确保同心。定心压杆13的下端外周面设为锥形台阶131，该锥形台阶131位于所述弹性定心胀套11内。所述弹性定心胀套11上端孔壁上设有与所述定心压杆上的锥形台阶131相配合的锥形台阶孔从而形成拉钩结构，定心压杆13沿所述定心拉杆12向下滑动时使弹性定心胀套11上端的圆弧瓣张开，定心压杆13沿所述定心拉杆12向上滑动时可把所述的弹性定心胀套11从待测零件中同步拉出。所述偏心轮压紧机构14由两个偏心轮和连接两个偏心轮的连接部组成，偏心轮压紧机构14的两个偏心轮通过所述定位销15固定连接在所述定心拉杆12的上端。偏心轮压紧机构14可绕所述定位销15旋转使所述两个偏心轮的外圆作用于所述定心压杆13的上端面从而推动所述定心压杆13向下滑动，同时定心拉杆12向上移动，通过定心拉杆12和定心压杆13上各自锥面共同作用弹性定心胀套11，使弹性定心胀套11上下两端的圆弧瓣张开，张开后的圆弧瓣与待测零件轴承孔形成线接触圆从而确保两轴承孔定心，消除了因待测零件孔的直径误差对测量结果的影响。

如图3所示，所述变距凸轮机构2一体成型从左到右依次为手柄21、随动偏心凸轮22、轴承定位圆段23和配合柱24。所述随动偏心凸轮22为偏心的圆形轮。所述变距凸轮机构上的随动偏心凸轮22两端面沿径向刻有角度线221，角度线221关于随动偏心凸轮22圆心和轴承定位圆段23的圆心连线对称。

所述变距凸轮机构上的配合柱24上套装所述辅助定心机构3。所述变距 凸轮机构2和辅助定心机构3采用间隙方式配磨装配，确保所定位的两轴承孔定位轴线同心以及变距凸轮机构顺利转动。所述辅助定心机构3呈管状，辅助定心机构3的外周面设有阶梯。

如图5a-图5e所示，所述变距凸轮机构上的轴承定位圆段23安装在待测测量部件4交叉孔系中的第二孔系42顶端轴承孔中、辅助定心机构3外周面的小径端安装在待测测量部件4交叉孔系中的第二孔系42底端轴承孔中对第二孔系进行定位。

在测量中可转动所述变距凸轮机构上的手柄21，带动随动偏心凸轮22转动，通过旋转能够使随动偏心凸轮22外圆和所述两孔定位定心装置上弹性定心胀套11的中部外圆相切，只需在随动偏心凸轮22上标刻包括螺线起点、终点、各角度中心距换算节点，测量时根据切点角度即可确定待测部件交叉孔中心距数值。通过设置随动偏心凸轮22合理的凸轮螺线，通过计算随动偏心凸轮22中间的各个节点和定心胀套外圆的接触点位，可定量测量零件的中心距。可通过计算在变距凸轮机构上的随动偏心凸轮22两端面沿径向刻有角度线221，通过观察即可快速得知实际的中心距。优化地随动偏心凸轮22的偏心量可控制在实际两孔中心距公差绝对值的50％-75％，以确保待测箱体中心距的可靠测量，充分利用随动偏心凸轮0°到±180°的接触空间。

为了简化设计，所述变距凸轮机构2和辅助定心机构3与待测零件的配合采用最大实体原则设计，从而收严待测零件第二孔系的加工出差。

例如，两孔中心距为弹性定心胀套11的中部直径Φd尺寸为26.000mm时，可将随动偏心凸轮22与变距凸轮机构2的轴心偏移0.1mm，则随动偏心凸轮22上各点对应的中心距C与角度α的函数可根据余弦定理 (OC²＝OA²+AC²-2OA×AC×cosɑ)求解，如图6，OA为随动偏心凸轮22的偏心量，AB为随动偏心凸轮22的半径(ΦD是随动偏心凸轮22的直径，本实施例中ΦD＝55.600mm)，BC为定心胀套11的外圆半径(Φd是定心胀套11的外圆直径，本实施例中Φd＝13.000mm)，ɑ为OA与AC的夹角，OC即为实际中心距。

带入上述数据，在α取值为0～180°时，对应的中心距为40.70mm～40.90mm，根据计算，得出了各个中心距对应的角度如下表所示：

综上，可在随动偏心凸轮22上以随动偏心凸轮22圆心和轴承定位圆段23的圆心连线为0°，如图4所示，在0°到±180°两侧对称刻出计算的角度，通过观察随动偏心凸轮22和弹性定心胀套11外圆的相切点位置，即可快速得知待测零件交叉孔实际的中心距。通过在随动偏心凸轮22上对称刻出角度线，实际测量中可将一侧刻度作为测量用，另一侧用作校验。通过这样的设计，在实际使用过程中，使用本发明的测量装置定期在同一个零件上使用随动偏心凸轮22的两侧分别进行检测，观察检测结果是否相同，即可快速进行测量装置可靠性验证，在实际应用中根据测量装置校验的实际直径，计算后取合理的角度为量具的上下限，标记各个中心距对应的角度即可实现快速测量。