弯管截面椭圆度测量装置的制作方法

本发明涉及管件测量装置，具体涉及一种弯管截面椭圆度测量装置。

背景技术：

金属管件通过确定合理的支点和受力点并施加一定的弯矩或弯曲力，使之弯曲成型。管件弯曲成型过程中，弯曲变形区外侧受切向拉应力，管壁减薄，甚至拉裂；内侧受切向压应力，管壁增厚，甚至失稳起皱；两者的合力产生径向向内的压应力，使截面扁化畸变，甚至塌陷。卸载后，由于弯管内部存在残余应力，及弹性变形的回复，产生回弹现象。可见，管件弯曲成型过程中容易出现拉裂、起皱、截面畸变和回弹等问题，是一个多成型缺陷的复杂成型过程。

金属弯管应用于不同的领域时，对其成形性能指标，如壁厚减薄率、壁厚增厚率、褶皱度、椭圆度和回弹精度等，都有相应的标准或要求。每根金属管件弯曲成型后，都要对其进行相关成形性能指标的测量。其中，外形成形性能指标，如褶皱度、椭圆度和回弹精度等，可借助3d全局坐标测量仪等专用设备进行测量，但是成本高，还需要设计专门的夹具。也可采用手工定位测量，但是精度不高、效率低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种模块化程度高、测量精度高、操作简单、模块化程度高、操作效率高的弯管弯曲段截面椭圆度测量装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种弯管截面椭圆度测量装置，包括基座、管件椭圆度测量模块和管件定位模块；所述管件椭圆度测量装置包括旋转底座、刻度轴支架、刻度轴和红外探头；其中所述旋转底座通过推力球轴承安装在基座上，所述的旋转底座上通过连接件与两个刻度轴支架固连，每个所述的刻度轴支架上安装有可上下调节的刻度轴，调节方向与推力球轴承的轴线方向相同，所述的刻度轴上端安装有红外探头；所述管件定位模块包括支撑轴、工件底座、用于测量工件底座相对于支撑轴的旋转角度的角度显示仪、夹紧机构和夹持机构；其中所述的支撑轴上端与工件底座之间通过夹紧机构固连，所述的夹紧机构上安装有角度显示仪；所述的支撑轴下端穿过旋转底座中心的通孔后与基座固连，所述的工件底座的上表面通过夹持机构固定安装有弯管。

所述夹持机构包括压块、挡块、丝杠和旋转手柄；所述的工件底座包括圆柱形块、与圆柱形块底面中间相连的矩形块；所述的矩形块上开设有第二带键槽插销孔，所述的工件底座的圆柱形块上表面至少开有三条沿圆周方向均匀分布的矩形滑槽，所述的压块滑动安装在矩形滑槽中且套接在丝杠上，所述的挡块固定在矩形滑槽中，所述的丝杠还支承安装在挡块上，且所述的丝杠穿过挡块的一端安装有旋转手柄；

所述的夹紧机构包括圆头螺栓、上端具有u型槽的支撑轴；所述的支撑轴的u型槽内安装有工件底座的矩形块；所述的u型槽的两侧壁面上均开设有第一带键槽插销孔；所述的圆头螺栓依次插入u型槽侧壁的第一带键槽插销孔、工件底座的矩形块上第二带键槽插销孔和u型槽另一侧壁的第一带键槽插销孔后，通过螺母固连，工件底座的下端矩形块与圆头螺栓通过键固定连接。

所述的夹紧机构还包括矩形紧固件，所述的u型槽的侧壁面上还开设有侧壁轴槽；所述的侧壁轴槽上安装有矩形紧固件。

所述的角度显示仪包括显示器、指针型电阻片和u型电阻片；所述的u型电阻片粘接在支撑轴的u型槽侧壁，所述的指针型电阻片一端固定在夹紧机构的圆头螺栓上，另一端与u型电阻片相接触，所述的指针型电阻片和u型电阻片分别与显示器通过线路相连。

所述连接件包括长轴和矩形块，所述的长轴穿过旋转底座两侧开设的通孔与旋转底座固连，且所述的长轴两端分别与矩形块固连，所述的刻度轴支架固定在矩形块上。

所述的工件底座上端面沿径向方向刻画有弯管装夹用的基线，所述的弯管在装夹于工件底座之前，先用弯管中心线划线器对其进行划线，再和工件底座上的基线对线装夹。

所述的红外探头还通过蓝牙与电脑相连，将所测的数据实时传输到电脑上。

所述的刻度轴与刻度轴支架通过键实现环向定位。

所述的刻度轴支架与矩形块通过键实现的环向定位。

本发明的有益效果如下：

（1）工件底座可以绕着支撑轴进行角度旋转，并通过旋转角度测量装置来显示出旋转的角度，从而可以调节工件底座的旋转角度，来使装夹其上的不同弯曲角度的弯管的弯曲段截面旋转到水平位置，以便于此截面处椭圆度的测量。

（2）刻度轴可通过拧紧空心圆柱上的紧定螺钉对其压紧定位，刻度轴的外表面上设置有刻度用于显示红外探头的安装高度，同时有利于保证两边的探头高度一致从而可测出不同长度的弯管的弯曲段横截面的椭圆度。

（3）旋转底座与支撑轴的配合属于间隙配合，所以其可绕支撑轴进行旋转，从而可带动两侧的红外探头绕着被测弯管进行360度旋转，进而可准确的测出弯曲段横截面最大和最小直径，算出精准的椭圆度。

（4）旋转底座与底座之间安装有推力球轴承，从而可减轻旋转底座在旋转时的摩擦阻力。

（5）本发明采用模块化形式，更换零件方便，通用性强。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中管件测量装置的放大示意图；

图3是图2中红外探头的放大示意图；

图4是图2中刻度轴支架的放大示意图；

图5是图2中刻度轴的放大示意图；

图6是图1中管件定位装置放大立体图；

图7是图1中管件定位装置与角度显示仪安装关系的放大示意图；

图8是图1中工件底座的圆柱形块的上表面放大图；

图9中图1中工件底座圆柱形块与矩形块连接关系放大图；

图10是图6中挡块放大示意图；

图11是图6中丝杠放大示意图；

图12是图6中旋转手柄放大示意图；

图13是图6中支撑轴放大示意图；

图14是图6中圆头螺栓放大示意图；

图15是图6中矩形紧固件放大示意图；

图16是图7中角度显示仪放大示意图；

图17是图1中底座的放大示意图。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-17所示，本实施的弯管截面椭圆度测量装置，该装置包括基座1、管件椭圆度测量模块2和管件定位模块3。所述管件椭圆度测量模块2包括旋转底座21、刻度轴支架24、刻度轴25和红外探头26；其中所述的基座1包括底座11，插销12和推力球轴承13。所述的底座11的中心开设有定位装置盲孔111，侧边设置有第一插销孔112；所述的底座11的上表面同心安装有推力球轴承13，所述的旋转底座21同心安装在推力轴承13上，所述的旋转底座21上通过连接件与两个刻度轴支架24固连，每个所述的刻度轴支架24上安装有可上下调节的刻度轴25，调节方向与推力球轴承13的轴线方向相同，所述的刻度轴25上端安装有红外探头26；所述连接件包括长轴22和矩形块23，所述的长轴22穿过旋转底座21两侧开设的通孔与旋转底座21固连，且所述的长轴22两端分别与矩形块23固连，所述的刻度轴支架24固定在矩形块23上。

所述的刻度轴25的外表面上刻画有刻度251，所述的刻度轴25上端开设有第二带键槽盲孔252，所述的红外探头26下端圆柱开设有键槽，所述的红外探头26下端键槽用于安装键后装入所述的刻度轴25的第二带键槽盲孔252上；所述的红外探头26还通过蓝牙与电脑相连，将所测的数据实时传输到电脑上。所述的刻度轴支架24的内部开设有带键槽通孔241，所述的刻度轴支架24上端外侧设置有第三螺纹孔242，所述的刻度轴25外表面开设有键槽，所述的刻度轴25外表面的键槽用于安装键后装入所述的刻度轴支架24的带键槽通孔241内，并于第三螺纹孔242处通过拧入紧定螺钉对刻度轴25进行压紧定位。所述的矩形块23的上表面开设有第一带键槽盲孔232，所述的刻度轴支架24外表面开设有键槽，所述的刻度轴支架24外表面的键槽用于安装键后装入所述的矩形块23的第一带键槽盲孔232中。所述的矩形块23的长边侧面上开设有两个第二长轴通孔231，短边侧面上开设有第二螺纹孔233，所述的旋转底座21的两侧开设有第一长轴通孔211，中间设置有第一通孔212，两侧设有第一螺纹孔213，所述的长轴22穿过旋转底座21的第一长轴通孔211，所述的长轴22两端分别装入两个矩形块23的第二长轴通孔231中，并于第二螺纹孔233和第一螺纹孔213处拧入紧定螺钉对矩形块23在长轴22上压紧定位和长轴22在旋转底座21中的压紧定位。所述的红外探头26可以通过蓝牙与电脑相连，将所测的数据实时传输到电脑上。

所述管件定位模块3包括支撑轴31、工件底座34、用于测量工件底座34相对于支撑轴31的旋转角度的角度显示仪39、夹紧机构和夹持机构；其中所述的支撑轴31上端与工件底座34之间通过夹紧机构固连，所述的夹紧机构上安装有角度显示仪39；所述的支撑轴31下端穿过旋转底座21中心的通孔后与基座1固连，即所述的支撑轴31的下端通过旋转底座21的第一通孔212插入到底座11的定位装置盲孔111中，并于底座11的第一插销孔112和支撑轴31的第二插销孔311中插入插销12定位。所述的工件底座（34）的上表面通过夹持机构固定安装有弯管4。

所述夹持机构包括压块35、挡块36、丝杠37和旋转手柄38；所述的工件底座34包括圆柱形块40、与圆柱形块40底面中间相连的矩形块41；所述的矩形块41上开设有第二带键槽插销孔344，所述的工件底座34的圆柱形块40上表面至少开有三条沿圆周方向均匀分布的矩形滑槽341，所述的压块35滑动安装在矩形滑槽341中且套接在丝杠37上，所述的挡块36固定在矩形滑槽341中，所述的丝杠37还支承安装在挡块36上，且所述的丝杠37穿过挡块36的一端安装有旋转手柄38；其中所述的矩形滑槽341内部末端端面上开设有盲孔342，盲孔342用于安装滚动轴承，所述的矩形滑槽341底面外端开设有四个第四螺纹孔343，所述的压块35上开有第五螺纹孔351，所述的挡块36上开设有前段直径较大后段直径较小的第二通孔361用于安装滚动轴承，所述的挡块36底部开设有四个第六螺纹孔362，所述的挡块36上的第六螺纹孔362和工件底座34上的第四螺纹孔343同心并通过在此处拧入螺钉固定。所述的丝杠37一端开设有键槽，所述的丝杠37穿过压块35的第五螺纹孔351并在两端分别安装滚动轴承，所述的丝杠37无键槽的一端装入工件底座34的盲孔342中，所述的丝杠37有键槽的一端装入挡块36的第二通孔361中，所述的旋转手柄38上开设有第三带键槽盲孔381，所述的丝杠37丝杠37有键槽一端安装键后装入旋转手柄38上开设有第三带键槽盲孔381，实现旋转手柄38与丝杠37的联动。

所述的夹紧机构包括圆头螺栓33、上端具有u型槽312的支撑轴31；其中所述的支撑轴31为下端是圆柱形，上端是长方体状，在下端圆柱形上开有第二插销孔311，在上端长方体上开有u型槽312，所述的支撑轴31的u型槽312内安装有工件底座34的矩形块41；所述的u型槽312的两侧壁面上均开设有第一带键槽插销孔313；所述的圆头螺栓33依次插入u型槽312侧壁的第一带键槽插销孔313、工件底座34的矩形块41上第二带键槽插销孔344和u型槽312另一侧壁的第一带键槽插销孔313后，通过螺母固连，所述的圆头螺栓33上有键槽用于安装键，使所述的工件底座34的下端矩形块与圆头螺栓33通过键固定连接，实现圆头螺栓33与工件底座34的联动。所述的夹紧机构还包括矩形紧固件32，所述的u型槽312的侧壁面上还开设有侧壁轴槽314；所述的侧壁轴槽314上安装有矩形紧固件32。所述的圆头螺栓33圆头侧面上有指针型电阻片插孔331，端面上开设有第一接线孔332；所述的矩形紧固件32上有螺栓孔321，所述的矩形紧固件32安装在支撑轴31的侧壁轴槽314上，将螺栓拧入矩形紧固件32的螺栓孔321中并拧上螺母用以双重固定工件底座34。

所述的角度显示仪39包括显示器391、指针型电阻片392和u型电阻片393；所述的显示器391内部有电源和变换电路，所述的显示器391壁面上开设有两个第二接线孔3911，所述的显示器391通过螺钉固定在支撑轴31上端长方体状的侧边；所述的u型电阻片393一端开设有第三接线孔3931；所述的u型电阻片393粘接在支撑轴31的u型槽312侧壁，所述的指针型电阻片392小端过盈装入夹紧机构上的圆头螺栓33的指针型电阻片插孔331中，另一端与u型电阻片393相接触，所述的指针型电阻片392和u型电阻片393分别与显示器391通过线路相连。所述的显示器391的两个第二接线孔3911分别与u型电阻片393的第三接线孔3931和圆头螺栓33的端面上第一接线孔332相连，可通过指针型电阻片392和u型电阻片393接触位置不同，造成电阻不同从而引起电流的变化，再通过显示器391内部变换电路将电信号进行调节后显示在显示器上来表示工件底座旋转角度的变化。所述显示器391可以采用深蓝公司sp5-rss型号的产品，但不限于此。

所述的工件底座34上端面沿径向方向刻画有弯管4装夹用的基线42，所述的弯管4在装夹于工件底座34之前，先用弯管中心线划线器对其进行划线，再和工件底座34上的基线对线装夹。

安装时，首先安装基座1，找好位置水平固定好底座11，将推力球轴承13同心安放于底座11上。

接下来，安装管件测量装置2，先将两根长轴22分别穿过旋转底座21的两个第一长轴通孔211，然后将两个紧定螺钉分别拧入旋转底座21两侧第一螺纹孔213中，接着将两个矩形块23通过其长边的两个第二长轴通孔231分别插到两根长轴22的两端，再将两个紧定螺钉分别拧入两个矩形块23短边的第二螺纹孔233中。接着将两个平键分别安装到两个刻度轴支架24的键槽中，再将两个刻度轴支架24分别插入两个矩形块23的第一带键槽盲孔232中，其上的平键对着键槽安装，再将两个紧定螺钉分别拧入两个刻度轴支架24的第二螺纹孔242中。接着将两个平键分别安装到两根刻度轴25的键槽中，再将两根刻度轴25分别插入到两个刻度轴支架24的第一带键槽通孔241中，其上的平键对着键槽安装。最后，将两个平键分别安装到红外探头26下端圆柱的键槽中，再将两个红外探头26分别插入到刻度轴25上的第二带键槽盲孔252中，其上的平键对着键槽安装，再将旋转底座21同心安放于推力球轴承13上。

最后，安装管件定位装置3，先将三个滚动轴承分别过盈装入工件底座34的三个盲孔342中，接着将三根丝杠37分别穿过三个压块35的的第五螺纹孔351，然后一起放入工件底座34的三个矩形滑槽341中，丝杠无键槽的那一端朝里装入到工件底座34的盲孔342里的滚动轴承中，接着将三个滚动轴承分别过盈装入三个挡块36的第二通孔361中，然后将三个挡块36通过其上的滚动轴承分别穿过三根丝杠37带键槽的那一端，放入到工件底座34的三个矩形滑槽341中，接着将螺钉分别拧到挡块36上的第六螺纹孔362和工件底座34的第四螺纹孔343中以固定挡块36，然后将三个平键分别安装到三根丝杠37的键槽中，接着将三个旋转手柄38分别通过其上的第三带键槽盲孔381装入到三根丝杠37的带键槽这一端，其上的键槽对着平键安装。接着将矩形紧固件32安装到支撑轴31的侧壁轴槽314上，然后将工件底座34下端矩形块放入到支撑轴31的u型槽312中，其上的第二带键槽插销孔344与支撑轴31的第一带键槽插销孔313同心，接着将平键安装到圆头螺栓33上的键槽中，再将其插入支撑轴31的第一带键槽插销孔313和工件底座34得第二带键槽插销孔344中，并于有螺纹的那一端拧上螺母用于固定工件底座34。接着将螺栓插入矩形紧固件32的螺栓孔321中，并拧上螺母用以双重固定工件底座34，接着将支撑轴31穿过旋转底座21的第一通孔212和推力球轴承13中心孔插入到底座11上的定位装置盲孔111中，并将插销12插入底座1的第一插销孔112和支撑轴31的第二插销孔311中。最后，安装角度显示仪39，先将显示器391通过螺钉固定于支撑轴31上端长方体状的侧边，接着将u型电阻片393通过粘接固定于支撑轴31上端长方体状的侧边，然后将指针型电阻片392小端过盈装入圆头螺栓33的指针型电阻片插孔331中，其另一端与u型电阻片393相接触。

使用时，先拧紧矩形块23上的紧定螺钉，使其在长轴22上固定好，再将红外探头26通过蓝牙与电脑相连，电脑将显示两个探头之间的距离。然后将画有中心线的弯管4竖直放到工件底座34的中心位置，其上的中心线与工件底座34上的基线42对线，旋转丝杠调整三个压块35的位置，来夹紧固定好弯管4。接着将两根导线两端分别插入显示器41的第二接线孔411与u型电阻片43的第三接线孔431和显示器41的第二接线孔411与圆头螺栓33的端面上第一接线孔332，将显示器41、指针型电阻片42和u型电阻片43连接起来，然后通过弯管的弯曲角度来手动调整工件底座34的旋转角度并通过显示器41所显示的角度来辅助调整，以使弯管的弯曲段截面调整到水平位置，然后拧紧圆头螺栓33的螺母，并拧紧矩形紧固件32上螺栓的螺母来固定好工件底座。最后手动调整好长轴22左右的位置，以使其两边的红外探头26大致对称分布于弯管4的弯曲段截面，然后拧紧旋转底座21两侧的紧定螺钉来固定好长轴22，接着手动调整刻度轴25以带动其上的红外探头26到达弯管弯曲段截面的位置，拧紧刻度轴支架24上的紧定螺钉来固定刻度轴25，之后180度旋转测量装置2来测量出此处横截面的最大直径和，并将数据反馈到电脑上，通过以下椭圆度定义公式来计算出其椭圆度。

椭圆度定义公式为：

=×100%

其中，为椭圆度；为截面圆的最大直径；为截面圆的最小直径；为发生形变前截面圆的原直径。

本实施例工件底座可以绕着支撑轴进行角度旋转并通过旋转角度测量装置来显示出旋转的角度，从而可以调节工件底座的旋转角度来使装夹其上的不同弯曲角度的弯管的弯曲段截面旋转到水平位置，以便于此处椭圆度的测量。第二本发明刻度轴可通过拧紧空心圆柱上的紧定螺钉对其压紧定位，刻度轴的外表面上设置有刻度用于显示红外探头的安装高度，同时有利于保证两边的探头高度一致从而可测出不同长度的弯管的弯曲段横截面的椭圆度。第三本发明旋转底座与支撑轴的配合属于间隙配合，所以其可绕支撑轴进行旋转，从而可带动两侧的红外探头绕着被测弯管进行180度旋转，进而可准确的测出弯曲段横截面最大和最小直径，算出精准的椭圆度。第四本发明旋转底座与底座之间安装有推力球轴承，从而可减轻旋转底座在旋转时的摩擦阻力。第五本发明采用模块化形式，更换零件方便，通用性强。