一种外螺纹中径测量装置的制作方法

本发明涉及测量仪器领域，特别涉及一种外螺纹中径测量装置。

背景技术：

已有的外螺纹中径的测量通常采用螺纹塞规，已有的螺纹塞规单一中径的检测采用三针测量法，由于三针测量法所用的三针测量仪精度很高，制造难度大，价格高昂且磨损后无法修复，并且针径偏差、被测件的螺距、半角偏差、以及螺旋升角等都影响单一中径的测量结果，如果消除这些影响，需要先测出各项的偏差值和繁琐的计算，工作量大、测量效率低，为了解决上述问题，公告号为CN2248334Y、公告日为1997.02.26的中国实用新型专利公开了一种组合式外螺纹中径比较仪的中径测量器，通过凹测头和凸测头配合实现对螺纹外径的测量，其中凹测头和凸测头按照规范标准中的螺距规定以成对制作，一组凹、凸测头不能适用多组不同螺距的外螺纹，测量不同螺距的外螺纹时需要更换不同的凹测头和凸测头，测试效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种外螺纹中径测量装置，以解决目前的外螺纹中径测量装置的测量多组不同螺距的外螺纹时需要更换测量头的问题。

本发明的外螺纹中径测量装置的技术方案为：外螺纹中径测量装置包括测量尺及相对设置在测量尺上的凸、凹测量头，所述的凹测量头包括测量头座，测量头座上设有第一、第二滑爪，第一、第二滑爪相互配合组成用于夹持螺纹齿的测量齿槽，所述的测量齿槽包括用于夹持螺纹齿的第一、第二夹持面，第一夹持面设置在第一滑爪上，第二夹持面设置在第二滑爪上，所述的第一、第二滑爪与测量头座导向滑动配合，所述的测量齿槽大小可通过滑动第一、第二滑爪调节，凸测量头上设有与所述的测量齿槽成对设置用于与螺纹齿槽适配的测量齿。

所述测量头座对第一、第二滑爪的导向方向分别与第一、第二夹持面平行。

所述的测量头座上设置有第一导轨和第二导轨，所述的第一导轨和第二导轨上均导向滑动装配有导向块，所述的第一滑爪与第一导轨上的导向块固定连接，所述的第二滑爪与第二导轨上的导向块固定连接，所述的第一、第二滑爪分别通过第一、第二导轨上的导向块与测量头座导向滑动配合，测量头座上还设有用于调节测量齿槽大小的调节装置，调节装置与导向块传动连接并通过驱动导向块移动调节测量齿槽的大小。

所述的导向块连接有第一弹性自复位装置，所述的调整装置包括螺纹连接在测量头座上的调整螺钉，所述的导向块与调整螺钉传动连接。

所述的第一滑爪上设置有用于测量测量齿槽大小的第一刻度尺。

所述的第二滑爪上设有第二刻度尺，所述的第一、第二刻度尺滑动配合，所述的第一、第二刻度尺中一个为滑爪主尺，另一个为滑爪游标尺，滑爪主尺和滑爪游标尺构成游标卡尺机构。

所述的凸测量头上设有用于与螺纹径向平面平行以保证凸、凹测量头的连线通过螺纹的直径的V形支架，V形支架的角平分线与两个测量头的连线重合，所述的V形支架通过第二弹性自复位装置与凸测量头连接。

所述的第二弹性自复位装置为用于使V形支架沿凸、凹测量头连线方向前后移动的弹簧，所述的弹簧一端与V形支架连接，另一端与凸测量头连接。

所述的凸测量头设置有导向孔，所述的V形支架上设有与导向孔沿凸、凹测量头的连线方向导向配合的导向杆。

所述的测量尺为游标卡尺，所述的游标卡尺设有固定爪和移动爪，凸、凹测量头分别设置在游标卡尺的固定爪和移动爪上。

本发明的有益效果为：本发明所述的外螺纹中径测量装置包括设置在测量尺上的凸、凹测量头，通过设置在凹测量头的测量头座上的第一、第二滑爪相互配合组成用于夹持螺纹齿的测量齿槽，而凸测量头上设有与测量齿槽成对设置用于与螺纹齿槽紧密配合的测量齿，其中测量齿槽的大小可通过滑动第一、第二滑爪调节，与目前的外螺纹中径测量装置相比，本发明的外螺纹中径测量装置可以通过滑动第一、第二滑爪调节测量齿槽的大小，以适用于不同螺距的螺纹，解决了目前的外螺纹中径测量装置测量不同螺距的外螺纹时需要更换测量头的问题。

更进一步的，第一、第二滑爪与测量头座导向配合且测量头座对第一、第二滑爪的导向方向分别与第一、第二夹持面平行，可以保证第一夹持面与第二夹持面的交点相对于测量尺的位置不变，测量不同螺距的螺纹时不需要重新调零。

更进一步的，测量头座上设有与第一、第二导轨，导轨上设有与第一、第二滑爪固定连接的导向块，导向块连接有第一弹性自复位装置并与调节装置传动连接，通过调节装置及第一弹性自复位装置可以实现导向块的滑动调节，通过导向块的滑动调节可以实现对测量齿槽大小的调节，结构简单、操作方便。

更进一步的，第一滑爪上设置有第一刻度尺，第一刻度尺可以通过第一滑爪与第二滑爪相对位置的变化测量测量齿槽的大小，在使用时可以根据已知螺距的值，调整第一刻度尺从而使测量齿槽的大小符合要求，操作简单方便。

更进一步的，所述的第一、第二刻度尺中一个为滑爪主尺，另一个为滑爪游标尺，通过设置的游标卡尺机构可以提高测量值的精度更进一步的，所述的凸测量头上设有用于与螺纹径向平面平行保证凸、凹测量头的连线通过螺纹的直径的V形支架，V形支架的角平分线与两个测量头的连线重合，当螺纹所在的圆与V形支架的两边接触时，其直径必然在V形支架的角平分线上，由于V形支架的角平分线与两个测量头的连线重合，所以可以保证两个测量头的连线通过螺纹的直径。

附图说明

图1为本发明的一种外螺纹中径测量装置的具体实施例的结构示意图；

图2为图1中凹测量头与凸测量头的测量原理示意图；

图3为图2中B的放大图；

图4为图1中凹测量头的A向示意图；

图5为图3中沿C-C的剖视图；

图6为图3中沿D-D的剖视图

图7为图1中测量头座的主视图；

图8为图7的左视图；

图9为图8的俯视图；

图10为图1中支撑块的主视图；

图11为图10的左视图；

图12为图1中V形块的主视图；

图13为图12的左视图；

图14为图1中顶板的结构示意图；

图15为图1中测量齿的主视图；

图16为图15的俯视图；

图17为图1中的滑块的结构示意图；

图18为图17的左视图；

图19为图1中导向杆的结构示意图；

图20为图1中第一滑爪的结构示意图；

图21为图20的左视图；

图22为图21的左视图；

图23为图1中第二滑爪的结构示意图；

图24为图23的左视图；

图25为图24的左视图；

图26为60度标准螺纹齿型尺寸示意图；

图27为本发明的规格相同的两套外螺纹中径测量装置测量不同螺距的待测螺纹的对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的一种外螺纹中径测量装置的具体实施例，如图1至图27所示，该外螺纹中径测量装置包括测量尺1、设置在测量尺1上的凹测量头2、凸测量头3，测量尺1为游标卡尺，凸、凹测量头分别通过定位销固定在游标卡尺的固定爪11、移动爪12上，在本实施例中，凹测量头3设置在游标卡尺的固定爪11上，凸测量头3设置在游标卡尺的移动爪12上，在本发明的其他实施例中，根据实际应用需求，也可以将凹测量头设置在移动爪上，而将凸测量头设置在固定爪上。凹测量头2包括测量头座21、设置在测量头座21上与测量头座21滑动导向配合的第一滑爪22、第二滑爪23、调节装置24。

测量头座21上设置有用于与游标卡尺的固定爪11固定装配的固定臂213，固定臂213上设有固定槽214，固定槽的侧壁上设有固定孔215，还设有第一导轨和第二导轨，第一导轨和第二导轨上均导向滑动装配有导向块，在本实施例中，第一导轨为第一导向长孔211，第二导轨为第二导向长孔212，第一导向长孔和第二导向长孔内均导向滑动装配有导向块26，第一滑爪与第一导向长孔内的导向块固定连接，第二滑爪与第二导向长孔内的导向块固定连接，第一、第二滑爪分别通过第一、第二导向长孔内的导向块与测量头座导向滑动配合。第一、第二导向长孔的一端均设置有沿导向方向延伸的沉孔216，导向块26上与第一、第二导向长孔设有沉孔216相对应的一面上设置有弹簧安装孔261，弹簧安装孔261内设置有压缩弹簧219，压缩弹簧219的一端设置在弹簧安装孔261内，另一端设置在沉孔216内。上述压缩弹簧219构成设置在导向块一端的第一弹性自复位装置，第一弹性自复位装置与调节装置分别设置在导向块的两端，调节装置通过推动导向块滑动调节测量齿槽的大小，第一弹性自复位装置为导向块提供沿导向块导向滑动方向复位的弹力。在其他实施例中，上述压缩弹簧还可以为设置在导向块的另一端的拉伸弹簧，当然也可以为弹性橡胶等其他第一弹性自复位装置。导向块26上还设有用于定位第一、第二滑爪位置的定位销孔262和用于固定第一、第二滑爪的螺纹孔263。

第一、第二滑爪均包括沿前后方向布置的固定端和夹持端，固定端设置在夹持端的后侧，第一、第二滑爪的固定端均设有用于与导向块固定连接的固定孔，第一、第二滑爪相对滑动配合在夹持端形成用于夹持待测量螺纹的螺纹齿的测量齿槽25，测量齿槽25具有用于夹持螺纹齿的第一、第二夹持面，第一夹持面221设置在第一滑爪22的夹持端222，第二夹持面231设置在第二滑爪23的夹持端232，且第一、第二滑爪的夹持端均为板状的直角三角形结构。在本实施例中的外螺纹中径测量装置适用于测量齿型角为60度的螺纹，上述直角三角形两个锐角分别为15度、75度，两个直角三角形的15度角的直角边均与凸、凹测量头的中心连线平行，第一、第二夹持面分别为两个直角三角形的斜边。第一、第二滑爪固定在第一、第二导向长孔内的导向块上。

第一导向长孔的导向方向与第一夹持面平行，第二导向长孔的导向方向与第二夹持面平行。第一、第二导向长孔之间的夹角与待测螺纹的齿型角角度相同，对于不同齿型角角度的螺纹可以选择不同类型的外螺纹中径测量装置进行测量。在本实施例中，待测螺纹为60度标准螺纹，第一、第二导向孔之间的夹角为60度，其他实施例中根据待测螺纹的齿型角角度的不同，第一、第二导向孔的夹角可适应性改变。

第一滑爪22的固定端223设置有第一刻度尺，第二滑爪23的固定端233设置有第二刻度尺，第一刻度尺为滑爪主尺224，第二刻度尺为滑爪游标尺234，滑爪主尺224与滑爪游标尺234组成游标卡尺机构，提高了测量值的精度，第二刻度尺的刻度值根据对测量值精度高低的需要可以进行调整。第一、第二刻度尺的零刻度线重合时第一、第二滑爪的夹持端的两个直角三角形的15度角的顶点重合，第一、第二刻度尺均与直角三角形的15度角的直角边相垂直。在测量螺纹中径过程中，第一、第二刻度尺可以读取第一、第二滑爪沿凸、凹测量头连线相垂直的方向的相对位移，由待测量螺纹的螺距大小，可根据第一、第二刻度尺调整测量齿槽的大小以符合要求。第一、第二刻度尺上均设有用于与导向块上的定位销孔262和螺纹孔263对应的滑爪定位孔和滑爪固定孔。由于第一导向长孔的导向方向与第一夹持面平行，第二导向长孔的导向方向与第二夹持面平行，根据待测螺纹的螺距调整第一、第二滑爪时，第一、第二滑爪上的第一、第二夹持面的交点始终处于固定的位置，保证了第一、第二刻度尺的零刻度线始终对齐，测量不同螺距的待测螺纹时不需要重复对第一、第二刻度尺调零。

第一、第二滑爪的固定端的后端面上还分别设有第一挡销孔225、第二挡销孔235，第一挡销孔225、第二挡销孔235内分别设有挡销27，后端面上还连接有顶板28，顶板28上设有分别与两个挡销配合的长孔281。测量头座21上设置的调节装置24包括螺纹连接在测量头座上的凸台上的调整螺钉241和背冒242，调整螺钉241的一端顶在顶板28上，并通过顶板28可以驱动导向块26，进而调节测量齿槽25的大小。调整螺钉旋进时，第一、第二滑爪沿导向长孔导向方向向前移动，第一、第二滑爪在夹持端形成的测量齿槽的尺寸变大，调整螺钉旋出时，在压缩弹簧219的作用下，第一、第二滑爪沿导向长孔导向方向向后移动，第一、第二滑爪在夹持端形成的测量齿槽的尺寸变小。

凸测量头3包括与游标卡尺的移动爪12固定连接的支撑块31，支撑块31上设有用于与移动爪12固定连接的支撑块固定孔311和支撑块固定槽312，支撑块31固定有测量爪32，测量爪32的一端设有用于与螺纹齿槽紧密配合的测量齿321，另一端设有与支撑块31固定连接的连接杆322，支撑块31上设有用于与测量爪32固定连接的测量爪固定孔313。测量齿具有用于与待测螺纹的齿槽侧面紧贴配合的第一配合面和第二配合面。

本实施例中，待测螺纹为60度螺纹，实际生产中60度螺纹齿型时削去原始等边三角形的顶部(H/8)和底部(H/4)所形成的齿型，如图26所示，根据60度螺纹的相关尺寸分析：螺纹大径D、中径D₂、小径D₁、待测螺纹螺距P、理想螺纹齿高H：

D₂＝D-3/4H；

D₂约等于D-0.6495P。

为了使测量齿能够适应不同的螺距，设测量工具能够适用的螺距P的范围为P₁-P₂，理想螺纹齿高H范围为H₁-H₂，测量齿的齿顶应当削去至少H₂/4，另外，实际生产中60度螺纹有一定的加工误差，螺纹齿顶和齿底通常加工一定的过度圆角，为了保证测量齿准确测量待测螺纹的中径，保证测量齿的第一、第二配合面与螺纹中径处接触，测量齿的齿顶削去高度应当小于H₁/2。在其他实施例中，对于非标准的待测螺纹和其他标准待测螺纹，基于上述原理，测量齿齿顶高度可以适应性改变。

准确的测量螺纹中径需要保证凸、凹测量头的连线通过待测螺纹的直径，而实际操作过程中将凸、凹测量头的连线通过螺纹的直径上较为困难，为了便于操作，在支撑块31上设有用于与螺纹径向平面平行保证凸、凹测量头的连线通过螺纹直径的V形支架33，V形支架33的角平分线与两个测量头的连线重合，V形支架33包括两个组成V形的支撑边331，两个支撑边的连接处设有用于套设在测量爪32的连接杆322上的安装孔332，V形支架33与支撑块31之间设有弹簧34，弹簧34为设置在V形支架33与凸测量头之间的第二弹性自复位装置，在其他实施例中，第二弹性自复位装置还可以为弹性橡胶等其他弹性自复位装置。V形支架33的一条支撑边331上还设有用于导向杆固定孔333，导向杆固定孔内固定连接有导向杆34，导向杆34一端与V形支架33固定连接，另一端与设置在支撑块31上的导向孔314沿凸、凹测量头连线方向滑动导向配合，V形支架33在弹簧34的作用下总是保持向测量爪上的测量齿321靠近的趋势。根据V形块的原理，当圆与V形块的两边同时接触时，V形块的角平分线与该圆的直径重合，当螺纹所在的圆与V形支架的两边接触时，其直径必然在V形支架的角平分线上，而使待测量螺纹与V形块的两边同时接触操作方便，同时V形块可以相对于测量爪前后滑动，可以自适应不同直径的待测量螺纹。由于V形支架的角平分线与两个测量头的连线重合，所以可以保证两个测量头的连线通过螺纹的直径。

本发明的外螺纹中径测量装置的凹测量头上的测量齿槽的大小可调，使用时针对不同螺距的待测螺纹可以使用第一、第二刻度尺设置不同的大小的测量齿槽进行测量，不需要更换测量头，操作简单方便。

装配时，分别将测量头座21和支撑块31通过定位销分别固定在游标卡尺的两个卡爪上，将第一滑爪22安装在测量头座21上，将导向块26安装在第二导向长孔212中并与第二滑爪23通过定位销定位后通过螺钉固定连接，然后将第一滑爪22插装在第二滑爪23与测量头座21之间并与第一导向长孔211中的导向块通过定位销定位后通过螺钉固定连接。将压缩弹簧219的一端安装在沉孔216内，另一端安装在导向块26上的弹簧安装孔261内，在压缩弹簧219的作用下，第一、第二滑爪始终处于测量头座21的一端，当导向块26沿导向长孔导向滑动时，固定在两个滑爪上的刻度尺也相对移动，根据两个刻度尺相对移动的距离可以读取测量齿槽的大小。接下来将挡销27固定在第一、第二滑爪的后端面上的第一、第二挡销孔内，然后将顶板28上的两个长孔分别与两个挡销对准后把顶板28套装在第一、第二滑爪的后端面上，将背冒242套装在调整螺钉241上，然后将调整螺钉241拧在测量头座21上并使调整螺钉241顶住顶板28，此时可以通过旋进或者旋出调整螺钉推动顶板28移动，进而由顶板28带动第一、第二滑爪相对移动，当调整螺钉241旋进时，第一、第二滑爪围成的测量齿槽尺寸变大，当调整螺钉241旋出时，在压缩弹簧219的作用下第一、第二滑爪缩回，测量齿槽25尺寸变小。装配凸测量头3时，将V形支架33套在测量爪32的连接杆322上并在V形支架33的固定孔332内套设弹簧34，然后将连接杆322固定在支撑块31上，同时导向杆34的一端固定在V形支架的一条边上，另一端与设置在支撑块31上的导向孔314沿凸凹测量头连线方向滑动导向配合，调整连接杆322、支撑块31及弹簧34使V形支架33总是受朝向测量爪上的测量齿321方向的作用力。凹、凸测量头的安装顺序可以根据需要进行选择。

使用时，首先根据需要测量螺纹的螺距旋转调节螺钉，使第一、第二滑爪上的刻度读数与螺纹螺距相等，然后背紧背冒，将要测的螺纹放在凸凹测量头之间，推动游标卡尺的移动爪，使第一、第二滑爪的测量齿槽及测量爪上的测量齿与待测量的螺纹紧密配合，此时读出测量尺的读数即为所测的螺纹中径。

图27为使用两套尺寸相同的本发明的外螺纹中径测量装置测量两个不同螺距的待测螺纹的测量过程对比示意图，第一步为对比两套外螺纹中径测量装置的测量头，图27中第一待测螺纹101的中径线1011与第二待测螺纹102的中径线1021错开。

本发明的一种外螺纹中径测量装置的其他实施例中，为了实现一组测量头可以测量不同螺距的外螺纹中径，上述第一、第二滑爪也可以不与测量头座导向配合，而在测量头座上设置多组第一、第二滑爪安装位，不同的安装位分别对应不同的螺距，此时不设置调整装置；上述第一、第二刻度尺还可以不设，使用时通过标准的螺纹来对测量齿槽进行校正；上述第一、第二滑爪与测量头座的导向方向还可以不与第一、第二夹持面平行，此时组成的测量齿槽的第一、第二夹持面的交点在改变待测量螺纹的螺距时会出现变动，可以通过对第一、第二刻度尺重新调零的方式实现测量不同螺距的外螺纹中径。

另外，对于上述第一、第二滑爪上的刻度尺，上述第二刻度尺还可以不设，仅在第一滑爪上设置第一刻度尺，第一刻度尺通过第一、第二滑爪的相对位置变化测量测量齿槽的大小，此时为了便于读数，可以在第二滑爪上设置指示件，指示件在原始状态与第一刻度尺的零刻度对齐；上述刻度尺也可以不是直接显示测量齿槽的尺寸，上述刻度尺可以设置在第一、第二滑爪的夹持端上第一、第二夹持面或者与第一、第二夹持面相邻的面上，第一、第二刻度尺沿与第一、第二夹持面平行的方向布置。

另外，对于测量头座上的对第一、第二滑爪起导向作用的导向结构，上述第一弹性自复位装置也可以不设，而通过手动使第一、第二滑爪的缩回；上述第一、第二导向长孔还可以为导向直槽、导向杆等其他导轨，导向块对应地设置相应的导向结构；上述第一、第二导向长孔中的沉孔也可以不设，可以在导向长孔的一端设置挂钩结构，将压缩弹簧的一端通过挂钩固定在导向长孔的一端，上述导向块上的弹簧安装孔也可以替换成挂钩结构，当然，为了使压缩弹簧能够始终保持在导向块与导向长孔的一端，上述沉孔、弹簧安装孔也可以为与压缩弹簧内径相匹配的凸台结构。

另外，对于凸测量头上的V形支架，上述V形支架与支撑块之间的弹簧还可以不设，此时V形支架的两边均与支撑块铰接，第二弹性自复位装置此时为设置在V形支架两边与支撑块之间的扭簧，V形支架的两边均通过扭簧与支撑块铰接，使V形支架可以适应不同直径的待测量螺纹；上述V形支架上固定的导向杆也可以不设，使用时通过手动调节；上述凹测量头上也可以设置上述V形支架。上述测量尺还可以时螺旋测微器，此时凸凹测量头分别设置在螺旋测微器的两个卡爪上。