一种超低温冷缩工件外径多点快速测量装置的制作方法

本发明涉及测量领域，特别是涉及一种超低温冷缩工件外径多点快速测量装置。

背景技术：

冷缩装配是利用金属在低温下尺寸线性收缩的特性，使被包容件与包容件间的过盈配合在装配过程实施时转化为间隙配合，待装配完成并恢复常温后，被包容件被紧紧固定在包容件内，从而使二者之间装配再次转化为过盈配合的一种装配技术。在衬套的冷缩装配过程中，深冷处理后的衬套会产生不均匀的尺寸收缩量，过大或过小的收缩量均会影响后续的装配工作。

目前常用的外圆直径测量方法是用游标卡尺、千分尺、光学测长仪、激光干涉仪等接触式和非接触式测量。其中，游标卡尺、千分尺这种传统接触式测量方法虽然比较实用简单，但是由于冷缩后工件在室温环境下的尺寸快速恢复，一次测量只能测一个位置直径，不能同时测量不同位置直径；而光学测长仪、激光干涉仪等非接触测量方法，因冷缩后工件表面的结霜现象而测不准。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超低温冷缩工件外径多点快速测量装置，能够在极短时间内(≤5s，远低于工件的回温时间120s左右)快速测得冷缩后工件不同轴向位置处的外径，并避免工件表面的结霜干扰。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种超低温冷缩工件外径多点快速测量装置，所述测量装置包括第一挡板、第二挡板、距离传感器和至少两个个可伸缩探头；其中，

所述第一挡板和所述第二挡板相对设置；

所述可伸缩探头设置在所述第一挡板上，所述可伸缩探头的头部朝向所述第二挡板，所述可伸缩探头的伸缩方向垂直于所述第一挡板；

各个所述可伸缩探头与所述第一挡板底部的距离不相等；

每一所述可伸缩探头对应设置有一个所述距离传感器。

可选的，所述第一挡板和所述第二挡板之间设有传送机构，待测超低温冷缩工件放置于所述传送机构上，所述传送机构运动带动待测工件快速通过所述第一挡板和所述第二挡板之间的间隙。

可选的，所述测量装置还包括进给装置，所述进给装置的进给端与所述第一挡板或所述第二挡板连接，用于调整所述第一挡板和所述第二挡板间的间距。

可选的，相邻所述可伸缩探头之间的水平间距相等，相邻所述可伸缩探头之间的竖直间距相等。

可选的，所述第二挡板上设有与所述可伸缩探头数量相等的刚性探头，每一所述刚性探头正对一所述可伸缩探头。

可选的，所述测量装置还包括套筒和弹簧；其中，

所述套筒包括第一腔体、第二腔体和第三腔体，所述第一腔体和所述第三腔体位于所述套筒的两端，所述第一腔体和所述第三腔体通过所述第二腔体连通；

所述弹簧设于所述第一腔体内，所述可伸缩探头穿过所述弹簧和所述第二腔体，且所述可伸缩探头的尾部延伸到所述第三腔体内，所述可伸缩探头的头部延伸出所述第一腔体；所述可伸缩探头顶端设有挡片，所述挡片与所述弹簧接触，使所述弹簧呈压缩状态；

所述距离传感器位于所述第三腔体另一端，所述距离传感器与所述可伸缩探头之间存在一定距离。

可选的，所述套筒由结构对称的两瓣半圆形套筒拼合而成。

可选的，所述可伸缩探头为接触式半球形探头。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过设置第一挡板、第二挡板、可伸缩探头和距离传感器，使待测超低温冷却工件快速通过第一挡板和第二挡板之间的间隙时，都会测得距离传感器与其对应的可伸缩探头之间的距离，然后计算出可伸缩探头的移动量，通过移动量加上第一挡板和第二挡板之间的初始距离，即可测得工件不同位置的外径。采用本发明提供的测量装置，能够快速测量超低温冷缩工件轴向多个位置的尺寸收缩量，为超低温冷缩工件材料的选择和冷缩装配工艺制定提供实际数据支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种工件外径测量装置立体图；

图2为本发明中套筒的内部结构图；

图3为本发明提供的一种工件外径测量装置右剖视图；

图4为待测量工件外径测量参数示意图。

其中，1-第一挡板，2-第二挡板，3-可伸缩探头，4-距离传感器，5-进给装置，6-刚性探头，7-套筒，8-弹簧，9-第一腔体，10-第二腔体，11-第三腔体，12-挡片，13-轴承，14-丝杠，15-螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种超低温冷缩工件外径多点快速测量装置，能够同时测得超低温冷缩后工件轴向不同位置处的外径。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

图1为本发明提供的一种超低温冷缩工件外径多点快速装置立体图，如图1所示，本装置包括第一挡板1、第二挡板2、可伸缩探头3、距离传感器4、进给装置5和刚性探头6。

图2为本发明中套筒的内部结构图，如图2所示，本装置还包括套筒7和弹簧8。其中套筒7由结构对称的两瓣半圆形套筒拼合而成，固定在第一挡板1上。套筒7包括第一腔体9、第二腔体10和第三腔体11。弹簧8设于第一腔体9内。可伸缩探头3穿过弹簧8和第二腔体10，尾部延伸到第三腔体11内，头部延伸出第一腔体9；可伸缩探头3顶端设有挡片12，挡片12与弹簧8接触，使弹簧8呈压缩状态；距离传感器4位于第三腔体11的另一端，距离传感器4与可伸缩探头3之间存在一定距离。

其中，进给装置5的进给端与第一挡板1或第二挡板2连接，用于调节两挡板间的间距。本实施例中，进给装置5的进给端与第二挡板2连接。图3为本发明提供的一种工件外径测量装置右剖视图，如图3所示，进给装置5包括轴承13、丝杠14和螺母15。丝杠14仅一端有螺纹，另一端为光杆。光杆一端与轴承13连接，在第二挡板2进给过程中配合传动。有螺纹的一端与螺母15连接，螺母15固定在第二挡板2底面，旋转丝杠14即可实现第二挡板2的径向移动。

在实际操作过程中，可在第二挡板2底部设置移动平台，移动平台与进给装置5连接，螺母15设置在移动平台的底部。设置移动平台提高了第二挡板2在进给过程中的稳定性。

其中，刚性探头6与可伸缩探头3正对设置于第二挡板2上，不可伸缩。

其中，可伸缩探头3设置了3组，相邻可伸缩探头3之间的水平间距相等，竖直间距相等。

其中，可伸缩探头3为接触式半球形探头。

利用本装置测量超低温冷缩工件外径的具体实施步骤如下：

根据待测工件尺寸利用进给装置5调节第二挡板2至适当位置，用直径略小于未冷却工件的环规(差值约为工件直径的1～2％)调零确定可伸缩探头3和刚性探头6之间的间距，竖直放置环规并推动其依次通过可伸缩探头3，此时可伸缩探头3和刚性探头6与环规应当接触但无压力，两探头之间的间距记录为相对零点，且数值上等于环规直径d0。三组可伸缩探头3依次调零记录初始距离记为l1。

移除环规，在5s内将待测工件从超低温冷却环境中取出竖直放置在第一挡板1和第二挡板2之间，并快速通过三组可伸缩探头3和刚性探头6，可伸缩探头3接触工件后向套筒7内收缩产生一定的位移量，随后继续移动工件通过第二和第三组可伸缩探头3，依次记录每一个距离传感器4输出的距离值，即距离传感器4与可伸缩探头3之间的距离；

取下待测工件，并重新冷却至设定温度，然后在5s内将待测工件从超低温冷却环境中取出，并将其转动120度后，竖直放置在第一挡板1和第二挡板2之间，同时快速移动工件使其通过，依次记录距离传感器4输出的距离值；再取下待测工件并重新冷却至设定温度，再次将其按同样的旋转方向转动120度后，竖直放置在第一挡板1和第二挡板2之间，快速移动工件使其通过，依次记录距离传感器4输出的距离值。比较每个距离传感器4输出的3个距离值，取平均值和上下偏差分别为l2、δla和δlb。

图4为待测量工件外径测量参数示意图，如图4所示，通过l1减去l2即可得到可伸缩探头3的收缩位移量，结合环规直径d0可计算得到包含上下偏差的工件外径

结合三组可伸缩探头3测得数据即可测量同一待测超低温冷却工件不同轴向高度初的外径值。

实施例2：

与上述实施例1不同的是，第一挡板1和第二挡板2之间还设置有传送机构，工件放置于传送机构上即可通过第一挡板1和第二挡板2之间的间隙。不用人工推动工件通过，避免了人为操作带来的误差。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。