带球面、有中心孔零件的圆弧面检测方法及其专用检具与流程

本发明涉及一种测量方法，特别是涉及一种带球面、有中心孔零件的圆弧面检测方法及其专用检具。

背景技术：

现有技术中，对于含有圆弧表面的工件，如用于变速箱内差速器的行星齿轮，测量通常采用三坐标检测法，但三坐标检测法依托的设备非常昂贵，不但需要恒温恒湿环境下保存，而且检测速度很慢，操作要求很高，还需要三维建模等，两侧精度还不一定高，而且只能用于成品检测，对于将其用于在车间的生产过程中工件的检测，是完全不现实的。为了加快检测速度和适应生产，对于此类检测，也曾有过做球面模型的做法，即做出一个与圆弧面匹配的球面模型，然后通过将球面模型覆盖到工件上的圆弧面上来检查，以是否透光的标准来肉眼目测的方式来评估圆弧面的精度，故精度不高，不能满足高标准的要求，而且，每做一种不同的圆弧工件，就必须再生产一个球面模型，极不方便。故，人们急需找到替代的有效方法。

技术实现要素：

针对当前检测方法存在的问题，本发明人经过深入的研究和反复试验，发明了一种全新的快速、精确、方便的带球面、有中心孔的零件的圆弧面检测方法。

本发明采用的具体方案如下：

带球面、有中心孔的零件的圆弧面检测方法，根据下列原理和步骤检测：

1)、确定待测圆弧面上的测量的基准点o的理论位置：a，将待检零件沿着中心孔的中心轴线进行剖分，得到含有两根圆弧线的剖面图，所述两根圆弧线位于中心轴线两边；b,从零件的中心轴线上找圆心画大圆，取能与两根圆弧线均有内切点的大圆，任意取其中一个内切点，即可作为测量的基准点o；而取该大圆的圆心和半径，以此圆心和半径画圆，与零件上的圆弧面形成的交接点即可作为圆弧面上的测量的基准点o，所有基准点o串联在一起可形成基准线；

2)、确定零件需要扶正的理论角度：为了便于实际测量，需要将垂直于基准点o与大圆圆心的连线r的面调整为与水平面齐平，而且基准点o在水平面上，故需要确定待检零件需要调整的位置角度：通过零件的尺寸和测绘计算，计算出中心轴线同基准点o与大圆圆心的连线的夹角为α角度，由此确定基准点o与大圆圆心的连线r需要扶正的角度为α角度；

3)、确定待测圆弧面上另外两个测量点的理论位置：将垂直于基准点o与大圆圆心的连线r的面调整为与水平面齐平、而且基准点o在水平面上后，在剖面图上含有基准点o的圆弧线上，以基准点o为中心，找到该点到所在圆弧线上距离基准点o最近的圆弧边缘的水平距离为d，以此水平距离d为准，测量时，以基准点o为中心，控制左右偏移的量d相同且小于等于该距离d以找到其他两个需要测量的点，以此确定需要检测的圆弧线上的三个点中除了基准点o之外的另外两个点的理论位置；

4)、通过零件尺寸和测绘的方式测绘计算得出零件的中心轴线与基准点o间的垂直距离l或零件剖面上两个圆弧上两个基准点o之间的垂直距离2l，即待测零件顶部两相互对称的基准点之间的距离2l；

5)、制作专用检具：所述检具包含上端固定部和底座，所述底座的表面与水平面相倾斜，倾斜角度为α，用于扶正零件，即将垂直于基准点o与大圆圆心的连线r的面调整为与水平面齐平，而且基准点o在水平面上；所述上端固定部包括外围支撑部和中心定位杆，所述外围支撑部的形状与待检零件外形相匹配，所述中心定位杆的直径与待测零件的中心孔直径相匹配，所述中心定位杆的顶部突出待检零件的高度，且其顶端还配合有一个可拆卸的顶盖，所述顶盖上至少底部的直径为2l，将顶盖盖上后顶盖的外边缘与球面接触的位置即为基准点o的位置；

6)、实际检测程序：测量过程中为找准并测量准确需要测量的3个点，(1)、将待检零件固定到专用检具上并盖上顶盖；(2)、用若干个限位块固定住专用检具使其不能随意移动；(3)、在与底座高的一端对应的限位块与检具之间，卡入厚度为d的量块，并将量具的检测头打在顶盖的外边缘与球面接触的位置，即量具的检测头已打在基准点o的位置；(4)、拿掉顶盖和限位块与检具之间的量块，将检具向前推到与限位块接触卡紧，即量具的检测头打在圆弧上靠近孔口的点上，即量测出确定圆弧的三点中靠近孔口的点相较于基准点o的深度数值h1；(5)、在与底座高的一端对应的限位块与检具之间，卡入厚度为2d的量块，即量具的检测头已打到圆弧上需要检测的另外一点，量测出数值h2；(6)、将h1与h2的值与理论允许的公差进行比较，若是超过范围，则该待检零件的圆弧面尺寸不合格，反之，则合格。原理是通过将零件固定在专用的底座上有α角度倾斜面的检具上，采用将需要检测的那根圆弧线所在球面放低矫正的方式进行角度扶正，以使得将基准点o与大圆圆心的连线r垂直于水平面；若是将零件直接垂直地固定，则r与中心轴线的夹角是α，中心轴线即是垂直线，即r距离垂直线的角度使α，现在要将r调整到垂直线，则通过一个具有α角度的垫块垫在被直接垂直固定的零件下方就可实现将角度扶正，使得r到垂直线位置上，注意是将垫块厚的那一面垫在基准点所在圆弧线下面，才能使得r被扶正到垂直线上。

作为优选，所述步骤5)中，中心定位杆的顶部突出待检零件的一端上为通过槽形卡合结构与顶盖配合。

作为优选，所述步骤6)中，量具为千分表。

本发明还提供了一种用于带球面、有中心孔的零件的圆弧面检测的专用检具，所述检具包含上端固定部和底座，所述底座的表面与水平面相倾斜，所述上端固定部包括外围支撑部和中心定位杆，所述外围支撑部的形状与待检零件外形相匹配，所述中心定位杆的直径与待测零件的中心孔直径相匹配，所述中心定位杆的顶部突出待检零件的高度，且其顶端还配合有一个可拆卸的顶盖。

作为优选，所述底座的较高的一侧即后侧设置有后限位条，两侧设置有侧限位条。

作为优选，所述底座倾斜角度为与在圆弧所在圆内所测量的基准点与待检零件中心轴之间的夹角相等。

作为优选，所述顶盖的直径为待测零件顶部两相互对称的基准点之间的距离。

作为优选，所述中心定位杆的顶部突出待检零件的一端上为通过槽形卡合结构与顶盖配合。

作为优选，所述底座两侧对称设有侧限位条，侧限位条加紧底座，所述底座较厚的一端后侧设有后限位条。

作为优选，所述底座和后限位条之间还配合设有量块，所述量块的宽度为除基准点外的圆弧上需要检测的两个测量点与基准点之间的距离的1倍或2倍。

本发明的有益效果是：

本发明的圆弧测定方法基于通过三点确定一个圆弧的方法，与专用检具和量具配合测量，找点精确快速，可用于车间生产过程中和成品检测，成本低，精确度高，速度快，符合客户要求，实用性极强，而专用检具结构独特创新，很好地解决了对圆弧进行测定时找点难定位和精度难控制的问题，值得推广。

附图说明

图1为本发明实施例的待检零件的剖视图；

图2为本发明实施例的专用检具结构示意图；

图3为本发明实施例待检零件的参数示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不局限于下面的实例。

如图1-3所示，带球面、有中心孔的零件的圆弧面检测方法，根据下列原理和步骤检测：

1)、确定待测圆弧面上的测量的基准点o的理论位置：a，将待检零件沿着中心孔的中心轴线进行剖分，得到含有两根圆弧线的剖面图，所述两根圆弧线位于中心轴线两边；b,从零件的中心轴线上找圆心画大圆，取能与两根圆弧线均有内切点的大圆，任意取其中一个内切点，即可作为测量的基准点o；而取该大圆的圆心和半径，以此圆心和半径画圆，与零件上的圆弧面形成的交接点即可作为圆弧面上的测量的基准点o，所有基准点o串联在一起可形成基准线；

2)、确定零件需要扶正的理论角度：为了便于实际测量，需要将垂直于基准点o与大圆圆心的连线r的面调整为与水平面齐平，而且基准点o在水平面上，故需要确定待检零件需要调整的位置角度：通过零件的尺寸和测绘计算，计算出中心轴线同基准点o与大圆圆心的连线的夹角为α角度，由此确定基准点o与大圆圆心的连线r需要扶正的角度为α角度；

3)、确定待测圆弧面上另外两个测量点的理论位置：将垂直于基准点o与大圆圆心的连线r的面调整为与水平面齐平、而且基准点o在水平面上后，在剖面图上含有基准点o的圆弧线上，以基准点o为中心，找到该点到所在圆弧线上距离基准点o最近的圆弧边缘的水平距离为d，以此水平距离d为准，测量时，以基准点o为中心，控制左右偏移的量d相同且小于等于该距离d以找到其他两个需要测量的点，以此确定需要检测的圆弧线上的三个点中除了基准点o之外的另外两个点的理论位置；

4)、通过零件尺寸和测绘的方式测绘计算得出零件的中心轴线与基准点o间的垂直距离l或零件剖面上两个圆弧上两个基准点o之间的垂直距离2l，即待测零件顶部两相互对称的基准点之间的距离2l；

5)、制作专用检具：所述检具包含上端固定部和底座，所述底座的表面与水平面相倾斜，倾斜角度为α，用于扶正零件，即将垂直于基准点o与大圆圆心的连线r的面调整为与水平面齐平，而且基准点o在水平面上；所述上端固定部包括外围支撑部和中心定位杆，所述外围支撑部的形状与待检零件外形相匹配，所述中心定位杆的直径与待测零件的中心孔直径相匹配，所述中心定位杆的顶部突出待检零件的高度，且其顶端还配合有一个可拆卸的顶盖，所述顶盖上至少底部的直径为2l，将顶盖盖上后顶盖的外边缘与球面接触的位置即为基准点o的位置；

6)、实际检测程序：测量过程中为找准并测量准确需要测量的3个点，(1)、将待检零件固定到专用检具上并盖上顶盖；(2)、用若干个限位块固定住专用检具使其不能随意移动；(3)、在与底座高的一端对应的限位块与检具之间，卡入厚度为d的量块，并将量具的检测头打在顶盖的外边缘与球面接触的位置，即量具的检测头已打在基准点o的位置；(4)、拿掉顶盖和限位块与检具之间的量块，将检具向前推到与限位块接触卡紧，即量具的检测头打在圆弧上靠近孔口的点上，即量测出确定圆弧的三点中靠近孔口的点相较于基准点o的深度数值h1；(5)、在与底座高的一端对应的限位块与检具之间，卡入厚度为2d的量块，即量具的检测头已打到圆弧上需要检测的另外一点，量测出数值h2；(6)、将h1与h2的值与理论允许的公差进行比较，若是超过范围，则该待检零件的圆弧面尺寸不合格，反之，则合格。原理是通过将零件固定在专用的底座上有α角度倾斜面的检具上，采用将需要检测的那根圆弧线所在球面放低矫正的方式进行角度扶正，以使得将基准点o与大圆圆心的连线r垂直于水平面；若是将零件直接垂直地固定，则r与中心轴线的夹角是α，中心轴线即是垂直线，即r距离垂直线的角度使α，现在要将r调整到垂直线，则通过一个具有α角度的垫块垫在被直接垂直固定的零件下方就可实现将角度扶正，使得r到垂直线位置上，注意是将垫块厚的那一面垫在基准点所在圆弧线下面，才能使得r被扶正到垂直线上。

所述步骤5)中，中心定位杆的顶部突出待检零件的一端上为通过槽形卡合结构与顶盖配合。

所述步骤6)中，量具为千分表。

一种用于带球面、有中心孔的零件的圆弧面检测的专用检具，所述检具包含上端固定部2和底座1，所述底座1的表面与水平面相倾斜，所述上端固定部2包括外围支撑部3和中心定位杆，所述外围支撑部3的形状与待检零件外形相匹配，所述中心定位杆的直径与待测零件的中心孔直径相匹配，所述中心定位杆的顶部突出待检零件的高度，且其顶端还配合有一个可拆卸的顶盖4。

所述底座的较高的一侧即后侧设置有后限位条5，两侧设置有侧限位条6，侧限位条6夹紧底座1。

所述底座1倾斜角度为与在圆弧所在圆内所测量的基准点与待检零件中心轴之间的夹角α相等，为18.6°。

所述顶盖4的直径为待测零件顶部两相互对称的基准点之间的距离2l。

所述中心定位杆的顶部突出待检零件的一端上为通过槽形卡合结构与顶盖4配合。

所述底座1和后限位条5之间还配合设有量块7，所述量块7的宽度为除基准点外的圆弧上需要检测的两个测量点与基准点之间的距离的1倍或2倍。

如图1所示的一种圆弧检测仪，包括基台1，所述基台1的表面与水平面相倾斜，倾斜角度为在圆弧所在圆内所测量的基准点与齿轮中心轴之间的夹角相等；基台1上设置有底座2，底座2的中央设置有齿轮槽3，锥形行星齿轮放置在齿轮槽3中，锥形行星齿轮的顶部设置有顶盖4，顶盖4的直径为锥形行星齿轮顶部两相互对称的基准点之间的距离±0.01；所述基台1两侧对称设有侧限位条6，侧限位条6加紧基台1，所述基台1后侧设有后限位条5，所述基台1和后限位条5之间设有限位块7，所述限位块7的宽度为第二测量点或第三测量点与基准点之间的距离。

实施例1

选择待测零件为锥形行星齿轮，锥形行星齿轮基准点与齿轮轴线之间的夹角为18.6°，基准点与第二测量点或第三测量点之间间隔d为3mm，高度差h控制为0.111±0.01mm。测量此锥形行星齿轮所用的专用检具的底座表面的倾斜度设为18.6°，顶盖的直径2l为30.1±0.01mm，顶盖外边缘与锥形行星齿轮所接触的点即为基准点。在底座1与后限位条5之间放置一块宽度为3mm的量块7，采用千分表测量找到基准点。在基台与后限位条之间增加一块宽度为3mm的限位块，这样千分表就可以测量远离中心孔孔口的测量点位置的高度h，计算基准点与第二测量点高度差是否在控制范围内。将底座台与后限位条之间的量块全部撤出，取走顶盖，底座1与后限位条5贴合，此时千分表可以测量靠近孔口的测量点位置的高度，比较该点位置的高度值与基准点位置的高度值之间的高度差h是否在控制范围内，这样就可以快速检测该锥形行星齿轮的圆弧是否达标。

本发明的圆弧测定方法基于通过三点确定一个圆弧的方法，与专用检具和量具配合测量，找点精确快速，可用于车间生产过程中和成品检测，成本低，精确度高，速度快，符合客户要求，实用性极强，而专用检具结构独特创新，很好地解决了对圆弧进行测定时找点难定位和精度难控制的问题，值得推广。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。