一种斜孔位置尺寸测量装置及方法与流程

本发明属于测量技术领域，具体涉及斜孔的中心点距平面或距孔中心位置尺寸的直接测量方法，适合于批量生产。

背景技术：

如图1所示，为待测零件的零件图，该零件包括一个竖直孔和一个斜孔，斜孔位置尺寸是斜孔中心线与其孔口端面的交点到其它面(或孔中心)的位置尺寸。产品中涉及到的斜孔位置尺寸，其位置尺寸精度一般要求it9级以下，有的要求it7级。目前测量斜孔的位置尺寸主要有三坐标测量机测量、工具显微镜测量、圆柱间接测量。

三坐标测量机测量、工具显微镜测量主要用于零件的抽检，测量精度高，需专业人员测量，测量效率低，测量成本高，不适用于生产现场的测量。

圆柱间接测量是利用圆柱测量圆柱到其它面的距离，再经过计算，得出位置尺寸。此测量方法效率较低，测量误差大，主要用于精度不高，并且是单件生产的情况下，此测量方法对测量人员的技能要求较高。

因此，批生产的产品中涉及到斜孔位置尺寸的测量，都亟需一种能保证测量精度，操作简单，测量快捷，适用于生产现场检验员用的测量装置。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明要提供一种能够测量it7级以下精度斜孔位置尺寸的装置及方法，具备操作简单，测量快捷的特点，特别适用于生产现场检验员使用。

本发明的技术方案如下：

一种斜孔位置尺寸测量装置，包括：与待测零件竖直孔无间隙配合的弹性测量轴；与待测零件斜孔无间隙配合的定位支架组件；所述定位支架组件包括支板，支板两端各与一个百分表相连。

所述定位支架组件通过与支板可拆卸连接的弹性定位轴与斜孔无间隙配合；所述弹性定位轴包括多个同轴线且两两间隔分布的圆柱面，圆柱面上方有两个彼此垂直并分居弹性定位轴轴线两侧的平面。

所述弹性定位轴及支板上设置有对应的圆柱销孔。

所述弹性定位轴一端有螺纹段，通过螺母与支板连接。

所述弹性测量轴的一端为多个同轴线且两两间隔分布的圆柱面。

所述百分表通过紧定螺钉与支板连接。

采用以上测量装置的测量方法为：将待测零件放于平板上，弹性测量轴置于零件的竖直孔dlk中，定位架组件置于待测零件的斜孔φdxk中，使定位架组件绕斜孔φdxk中心转动，记下百分表指针距零位的最小偏摆位置，此位置的偏摆量即为斜孔位置尺寸的偏差值，斜孔位置尺寸的基本尺寸加上或减去百分表的偏摆量，即可得到待测零件斜孔位置尺寸的实际尺寸。

本发明的设计思路如下：

一、零件图的分析

如图1，测量斜孔位置尺寸lx、ly。首先分析零件图的外形结构及外形尺寸大小、重量，个人能否轻松搬运，测量时零件的放置。其次分析斜孔位置尺寸精度和测量基准的选择，在工序过程中，测量基准尽量与工序基准重合，在终检时，测量基准尽量与设计基准重合，从而减小误差，测量基准的形位精度、表面粗糙度对测量值的影响程度。再分析测量装置定位基准的选择，斜孔位置尺寸lx、ly是斜孔中心线与其孔口端面的交点到其它面(或孔中心)的位置尺寸，因此最好选斜孔和孔口端面为定位基准，从而减小定位误差，并且测具结构简单。

二、设计、制造测量装置。

测量装置由两部分组成：定位架组件和弹性测量轴。定位架组件又由百分表、紧定螺钉、弹性定位轴、螺母、圆柱销(孔)、支板组成。

1.重要件的设计、制造，包括弹性测量轴和弹性定位轴。

弹性测量轴，弹性定位外圆dlch6由零件图的直孔dlk确定，弹性定位外圆dlch6的基本尺寸比零件图的直孔dlk的最大值大0.02mm～0.03mm，公差等级为h6，并保证弹性定位外圆dlch6与直孔dlk是无间隙配合。测量外圆dc与弹性定位外圆dlch6的同轴度及圆柱度根据斜孔位置尺寸的精度确定。

弹性测量轴加工完成后，测量dc的实际尺寸，并把实际尺寸电刻于圆柱面上。

弹性定位轴，弹性定位外圆dxdh6按零件图的斜孔φdxk确定，弹性定位外圆dxdh6的基本尺寸比零件图的斜孔φdxk的最大值大0.02mm～0.03mm，公差等级为h6，并保证弹性定位外圆dxdh6与斜孔φdxk是无间隙配合。斜面角度αd的基本尺寸与零件图的斜角α相等，另一斜面斜角为90°－αd，两斜角的公差值比零件图的斜角α的公差值小2～3倍，两斜面与基准面b垂直，孔φddp与支板的孔配加工。

弹性定位轴加工完成后，测量ldx和ldy的实际尺寸，并把实际尺寸电刻于相应的斜面上。

2.定位架组件的装配。

定位架组件的各零件加工完成后进行装配。首先装支板于弹性定位轴上，装螺母，不拧紧，调整支板的侧面与弹性定位轴的侧面平行，拧紧螺母。再配加工装圆柱销的孔φddp，装圆柱销于配加工孔φddp中，然后装百分表和紧定螺钉于支板的两端。

三、测量装置的使用。

1.校准百分表零位。

校准测量尺寸ly的百分表，首先根据零件的斜孔位置尺寸ly的基本尺寸与弹性定位轴ldy的实际尺寸的差值选取量块，量块的数量不得超过4件，把选取的量块组合在一起。其次，把量块放于平板上，再把定位架组件放于量块上，调整百分表，并把百分表的表盘调到零位。

校准测量尺寸lx的百分表，首先根据零件的斜孔位置尺寸lx的基本尺寸与弹性定位轴ldx的实际尺寸和弹性测量轴dc的实际尺寸的一半之和的差值选取量块，量块的数量不得超过4件，把选取的量块组合在一起。其次，把量块放于平板上，再把定位架组件放于量块上，调整百分表，并把百分表的表盘调到零位。

2.测量斜孔位置尺寸。

操作过程：被测零件放于平板上，弹性测量轴装于零件的直孔dlk，定位架组件装于零件的斜孔φdxk，使定位架组件绕斜孔φdxk中心转动，记下百分表指针距零位的最小偏摆位置，此位置的偏摆量即为斜孔位置尺寸的偏差值，零件的斜孔位置尺寸的基本尺寸加上(或减去)百分表的偏摆量，就得到被测零件的斜孔位置尺寸的实际尺寸。

本发明的有益效果在于：该测量装置适用于生产现场检验员用，能测量it7级以下精度的斜孔位置尺寸，测量数据稳定，操作简单，测量快捷。本发明的测量装置和测量方法可广泛推广应用。

附图说明

图1是待测零件的结构示意图(包括斜孔位置尺寸)；

图2是使用测量装置测量斜孔位置尺寸时的工作状态图；

图3是测量装置中定位支架组件结构示意图；

图4是测量装置中弹性测量轴的结构示意图；

图5和图6是定位支架组件中弹性定位轴的结构示意图；

图7是校准百分表零位示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；

本发明的实施步骤如下：

一、零件图的分析

如图1所示，为需测量零件的斜孔位置尺寸lx、ly，公差等级为it7级，设计测量装置前首先对零件图进行分析：

a分析零件图的外形结构及外形尺寸大小、重量，个人能否轻松搬运，测量时零件的放置，即可初步确定测量装置的结构和大小；

b分析斜孔位置尺寸精度和测量基准的选择，在工序过程中，测量基准尽量与工序基准重合，在终检时，测量基准尽量与设计基准重合，从而减小误差。斜孔位置尺寸lx、ly的设计基准分别为直孔dlk中心线和底端面，因此选直孔dlk中心线和底端面为测量基准。还要分析测量基准的形位精度、表面粗糙度对测量值的影响程度；

c分析测量装置定位基准的选择，斜孔位置尺寸lx、ly是斜孔φdxk中心线与其孔口端面的交点分别到直孔dlk中心线和底端面的位置尺寸，因此选斜孔φdxk和孔口端面为定位基准，从而减小定位误差，并且测量装置结构简单。

二、设计、制造测量装置。

测量装置由两部分组成：第一部分是定位架组件，见图3，定位架组件又由两个百分表1、一对紧定螺钉2、弹性定位轴3、螺母4、圆柱销5、支板6组成；第二部分是弹性测量轴，见图4。

1.重要件的设计、制造。

图4是弹性测量轴，弹性定位外圆dlch6按零件图的直孔dlk确定，弹性定位外圆dlch6的基本尺寸比零件图的直孔dlk的最大值大0.02mm～0.03mm，公差等级为h6，并保证弹性定位外圆dlch6与直孔dlk是无间隙配合。测量外圆dc与弹性定位外圆dlch6的同轴度为it5级，圆柱度为it4级，同轴度和圆柱度在尺寸l范围内保证，弹性测量轴的轴向定位端面与弹性定位外圆dlch6垂直，垂直度的公差等级为it6级。

弹性测量轴加工完成后，测量dc的实际尺寸，并把实际尺寸电刻于圆柱面上。

图5和图6是弹性定位轴，弹性定位外圆dxdh6按零件图的斜孔φdxk确定，弹性定位外圆dxdh6的基本尺寸比零件图的斜孔φdxk的最大值大0.02mm～0.03mm，公差等级为h6，并保证弹性定位外圆dxdh6与斜孔φdxk是无间隙配合。斜面角度αd的基本尺寸与零件图的斜角α的基本尺寸相等，另一斜面斜角为90°－αd，两斜角的公差值比零件图的斜角α的公差值小2～3倍，两斜面与基准面b垂直，垂直度的公差等级为it6级。弹性定位轴的轴向定位端面与弹性定位外圆dxdh6垂直，垂直度的公差等级为it5级。孔φddp与支板6(图3)的孔配加工，保证支板6与弹性定位轴紧固连接。

弹性定位轴加工完成后，测量ldx和ldy的实际尺寸，并把实际尺寸电刻于相应的斜面上。

2.定位支架组件的装配。

定位架组件的各零件加工、采购完成后进行装配，见图3：

a装支板6于弹性定位轴3上，装螺母4，不拧紧，调整支板6的侧面与弹性定位轴3的侧面平行，拧紧螺母4；

b配加工装圆柱销5的孔φddp，保证圆柱销5与孔φddp是过盈配合，装圆柱销5于配加工孔φddp中；

c装百分表1(2件)和紧定螺钉2(2件)于支板6的两端，拧紧紧定螺钉2。

三、测量装置的使用。

1.校准百分表零位，见图7。

校准测量尺寸ly的百分表1(垂直方向)，首先根据零件图的斜孔位置尺寸ly的基本尺寸与弹性定位轴3的ldy的实际尺寸的差值选取量块8，即，量块8的总高度值＝ly的基本尺寸－ldy的实际尺寸，量块8的数量不得超过4件，把选取的量块8组合在一起。其次把量块8放于平板7上，再把定位架组件放于量块8上，调整百分表1，百分表1尽量与平板7垂直，并把百分表1的表盘调到零位。

校准测量尺寸lx的百分表1(水平方向)，首先根据零件图的斜孔位置尺寸lx的基本尺寸与弹性定位轴3的ldx的实际尺寸和弹性测量轴的dc的实际尺寸的一半之和的差值选取量块8，即，量块8的总高度值＝lx的基本尺寸－(ldx的实际尺寸+dc的实际尺寸/2)，量块8的数量不得超过4件，把选取的量块8组合在一起。其次把量块8放于平板7上，再把定位支架组件放于量块8上，调整百分表1，百分表1尽量与平板7垂直，并把百分表1的表盘调到零位。

2.测量斜孔位置尺寸lx、ly：

其操作过程，见图2：被测零件放于平板上，弹性测量轴装于零件的竖直孔dlk，定位支架组件装于零件的斜孔φdxk，使定位支架组件绕斜孔φdxk中心转动，记下百分表1指针距零位的最小偏摆位置，此位置的偏摆量即为斜孔位置尺寸的偏差值，斜孔位置尺寸lx、ly的基本尺寸加上(或减去)百分表1的偏摆量，就得到被零件的斜孔位置尺寸lx、ly的实际尺寸。