机械零件圆柱度误差的四点法测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械零件检测技术领域，具体涉及一种机械零件圆柱度误差的四点法 测量装置，本发明还涉及机械零件圆柱度误差的四点法测量方法。
【背景技术】
[0002] 目前在机械加工车间测量零件圆柱度误差普遍采用的方法是两点法测量法和三 点法测量法，这两种方法都存在难以克服的局限性。两点法测量零件的圆柱度误差是利用 千分尺的两个测头与工件相接触，测量零件各个截面的尺寸变化情况，从而判断零件的圆 柱度误差大小。两点法测量法虽然简单易行，但是该方法仅适宜于测量零件的圆柱度误差 呈偶棱圆时的状况，对于呈奇棱圆的圆柱度误差，该方法则不适用。
[0003] 三点法测量法是利用V型块和千分表构成测量装置，在该方法中，将被测零件放 置在V型块上，转动被测零件，则千分表指针摆动的幅值就与被测零件的圆柱度误差的大 小相关。但该方法仅适宜测量零件的圆柱度误差呈奇棱圆时的状况，对呈偶棱圆状态的圆 柱度误差则不敏感。因此上述两种测量方法均存在很大的局限性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种机械零件圆柱度误差的四点法测量装置，解决现有技术 中两点法测量法和三点法测量法各自都存在局限性、不能通用于偶棱圆和奇棱圆圆柱度误 差测量的问题。
[0005] 本发明的另一目的是提供机械零件圆柱度误差的四点法测量方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：机械零件圆柱度误差的四点法测量装置，包括V型 块a和V型块b，V型块a的两个侧面分别固接有滑柱，V型块b的两个侧面分别设置有凹 槽，凹槽与滑柱的形状相匹配，V型块a的V型槽与V型块b的V型槽相对设置，V型块b的 底面上设置有千分表。
[0007] 本发明的特点还在于：
[0008] 千分表通过磁性表座固定在V型块b的底面上。
[0009] 本发明的另一个技术方案是：机械零件圆柱度误差的四点法测量方法，采用机械 零件圆柱度误差的四点法测量装置，其结构为：包括V型块a和V型块b，V型块a的两个侧 面分别固接有滑柱，V型块b的两个侧面分别设置有凹槽，凹槽与滑柱的形状相匹配，V型块 a的V型槽与V型块b的V型槽相对设置，V型块b的底面上设置有千分表，千分表通过磁 性表座固定在V型块b的底面上。
[0010] 具体按照以下步骤实施：
[0011] 步骤1、向上滑动V型块b，使V型块b的V型槽与V型块a的V型槽分开，将被测 零件放置在V型块a的V型槽与V型块b的V型槽之间；
[0012] 步骤2、将被测零件转动360°，转动被测零件的同时读取千分表指针摆动的次数 和显示值，将该摆动次数记为N，则N即为被测零件的圆柱度棱数；
[0013] 步骤3、将千分表的显示值设定为目标值，并且将V型块a的夹角值及V型块b的 夹角值的变动范围均设置在30°~150°之间，然后对V型块a的夹角值及V型块b的夹 角值进行仿真运算，即得到圆柱度棱数为N的被测零件所对应的V型块a及V型块b夹角 的最佳值组合；
[0014] 步骤4、根据步骤3得出的V型块a及V型块b夹角的最佳值组合选定最佳的V型 块a和V型块b，将被测零件按照步骤1中的方式放置在选定的V型块a和V型块b之间；
[0015] 步骤5、将被测零件转动360°，转动被测零件的同时读取千分表的测量值并将其 记录为Y，对Y进行仿真运算，得到Y相对于被测零件圆柱度误差的反映值并将其记录为F， 则被测零件的圆柱度误差为Y/F。
[0016] 本发明的有益效果是，本发明采用两个V型块对被测零件的圆柱度误差进行测 量，克服了现有技术中两点法测量法和三点法测量法各自都存在局限性、不能通用于偶棱 圆和奇棱圆圆柱度误差测量的问题。本发明的测量方法对圆柱度误差值具有良好的放大效 果，便于观察和准确读值。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明机械零件圆柱度误差的四点法测量装置的结构示意图；
[0018] 图2是本发明机械零件圆柱度误差的四点法测量装置拆分后的结构示意图；
[0019] 图3是本发明机械零件圆柱度误差的四点法测量装置中千分表具体的安装方式 示意图。
[0020] 图中，1.V型块a，2.V型块b，3.滑柱，4.凹槽，5.千分表，6.磁性表座，7.被测零 件。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述：
[0022] 本发明机械零件圆柱度误差的四点法测量装置，如图1、图2所示，包括V型块al 和V型块b2, V型块al的两个侧面分别固接滑柱3, V型块b2的两个侧面分别设置有凹槽 4,凹槽4与滑柱3的形状相匹配。将滑柱3安装入凹槽4中后，V型块al的V型槽与V型 块b2的V型槽相对设置，V型块b2的底面上设置有千分表5,如图3所示，优选地，通过采 用磁性表座6将千分表5固定在V型块b2的底面上。
[0023] 本发明机械零件圆柱度误差的四点法测量方法，具体按照以下步骤实施：
[0024] 步骤1、向上滑动V型块b2,使V型块b2的V型槽与V型块al的V型槽分开，将 被测零件7放置在V型块al的V型槽与V型块b2的V型槽之间，该被测零件7为圆柱体 状，放置时使被测零件7的侧面与V型块al的V型槽及V型块b2的V型槽相切；
[0025] 步骤2、将被测零件7转动360°，转动被测零件7的同时读取千分表5指针摆动 的次数和显示值，将该摆动次数记为N，则N即为被测零件7的圆柱度棱数；由于被测零件7 存在圆柱度误差，则在转动被测零件7的同时，V型块b2会沿着滑柱3上下滑动，并且带动 V型块b2底面上设置的千分表5上下移动，千分表5的指针因此而摆动；
[0026] 步骤3、在Pro/Engineer操作软件中将千分表5的显示值设定为目标值并使其最 大化，并且将V型块al及V型块b2的夹角变动范围均设置在30°~150°之间，利用Pro/ Engineer操作软件进行仿真运算，即得到圆柱度棱数为N的被测零件7所对应的V型块al 及V型块b2夹角的最佳值组合；
[0027] 步骤4、根据步骤3得出的V型块al及V型块b2夹角的最佳值组合选定最佳的V 型块al和V型块b2,将被测零件7按照步骤1所述的方式放置在选定的V型块al和V型 块b2之间；
[0028] 步骤5、将被测零件7转动360°，转动被测零件7的同时读取千分表5的测量值 并将其记录为Y，在Pro/Engineer操作软件中对Y进行仿真运算，得到Y相对于被测零件7 圆柱度误差的反映值并将其记录为F，则被测零件7的圆柱度误差为Y/F。
[0029] 对于圆柱度棱数在10以内的被测零件，经过Pro/Engineer操作软件的仿真运算 后，得到的V型块al及V型块b2夹角的最佳值组合以及圆柱度误差的反映值F详见下表 所示：
[0030]表1
[0032] 选择九个不同棱数圆柱度误差的被测零件，分别利用本发明的方法测量圆柱度误 差，再利用现有的两点法及三点法测量圆柱度误差，三种方法得出的圆柱度误差值见下表 所示：
[0033]表2
[0035] 由上表可以看出，当被测零件的圆柱度棱数为偶数时，采用本发明的方法得出的 圆柱度误差值与两点法非常接近，并且都与三点法相差较远；当被测零件的圆柱度棱数为 奇数时，采用本发明的方法得出的圆柱度误差值与三点法非常接近，并且都与两点法相差 较远。这正是因为两点法只适合测量零件的圆柱度误差呈偶棱圆时的状况，而三点法只适 合测量零件的圆柱度误差呈奇棱圆时的状况。但本发明的四点法测量法对于呈偶棱圆或呈 奇棱圆的圆柱度误差都很适合。
[0036] 本发明的四点法测量圆柱度误差的优点在于：
[0037] 1.克服了两点法和三点法对圆柱度误差棱数的敏感性，利用工程软件进行仿真发 现，无论是呈偶棱圆或呈奇棱圆的圆柱度误差，用四点法进行测量，都有较满意的结果。
[0038] 2.测量值对真实误差值的放大效果：用工程软件对四点法测量圆柱度误差的测 值进行仿真，对棱数为10以内的圆柱度误差进行仿真测量，可以得出：呈偶棱圆的平均放 大倍数约为5. 82,呈奇棱圆的平均放大倍数约为4. 06。
[0039] 3.和两点法、三点法一样，具有操作简单、成本低廉的优点，适合在生产车间里对 机械零件的圆柱度误差进行测量。
【主权项】
1. 机械零件圆柱度误差的四点法测量装置，其特征在于，包括V型块a(1)和V型块 b(2)，V型块a(1)的两个侧面分别固接有滑柱（3)，V型块b(2)的两个侧面分别设置有凹 槽（4)，所述的凹槽（4)与所述的滑柱（3)的形状相匹配，V型块a(l)的V型槽与V型块 b(2)的V型槽相对设置，V型块b(2)的底面上设置有千分表（5)。2. 根据权利要求1所述的机械零件圆柱度误差的四点法测量装置，其特征在于，所述 的千分表（5)通过磁性表座（6)固定在V型块b(2)的底面上。3. 机械零件圆柱度误差的四点法测量方法，其特征在于，采用机械零件圆柱度误差的 四点法测量装置，其结构为：包括V型块a(1)和V型块b⑵，V型块a(1)的两个侧面分别 固接有滑柱（3)，V型块b(2)的两个侧面分别设置有凹槽（4)，所述的凹槽（4)与所述的滑 柱⑶的形状相匹配，V型块a(1)的V型槽与V型块b(2)的V型槽相对设置，V型块b(2) 的底面上设置有千分表（5)，所述的千分表（5)通过磁性表座（6)固定在V型块b(2)的底 面上； 具体按照以下步骤实施： 步骤1、向上滑动V型块b(2)，使V型块b(2)的V型槽与V型块a(1)的V型槽分开， 将被测零件（7)放置在V型块a(1)的V型槽与V型块b(2)的V型槽之间； 步骤2、将被测零件（7)转动360°，转动被测零件（7)的同时读取千分表（5)指针摆 动的次数和显示值，将该摆动次数记为N，则N即为被测零件（7)的圆柱度棱数； 步骤3、将千分表（5)的显示值设定为目标值，并且将V型块a(l)的夹角值及V型块b(2)的夹角值的变动范围均设置在30°~150°之间，然后对V型块a(l)的夹角值及V 型块b(2)的夹角值进行仿真运算，即得到圆柱度棱数为N的被测零件（7)所对应的V型块 a(1)及V型块b(2)夹角的最佳值组合； 步骤4、根据步骤3得出的V型块a(l)及V型块b(2)夹角的最佳值组合选定最佳的V型块a(1)和V型块b(2)，将被测零件（7)按照步骤1所述的方式放置在选定的V型块a(1) 和V型块b(2)之间； 步骤5、将被测零件（7)转动360°，转动被测零件（7)的同时读取千分表（5)的测量 值并将其记录为Y，对Y进行仿真运算，得到Y相对于被测零件（7)圆柱度误差的反映值并 将其记录为F，则被测零件（7)的圆柱度误差为Y/F。
【专利摘要】本发明公开了一种机械零件圆柱度误差的四点法测量装置，包括V型块a和V型块b，V型块a的两个侧面分别固接有滑柱，V型块b的两个侧面分别设置有凹槽，凹槽与滑柱的形状相匹配，V型块a的V型槽与V型块b的V型槽相对设置，V型块b的底面上设置有千分表。本发明还公开了机械零件圆柱度误差的四点法测量方法。本发明克服了现有技术中两点法测量法和三点法测量法各自都存在局限性、不能通用于偶棱圆和奇棱圆圆柱度误差测量的问题。本发明的测量方法对圆柱度误差值具有良好的放大效果，便于观察和准确读值。
【IPC分类】G01B5/20
【公开号】CN104930953
【申请号】CN201510344483
【发明人】张远平
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月19日