一种构架三维检测辅助装置及构架三维检测方法与流程

本发明涉及轨道车辆人字簧结构构架的检测技术领域，尤其涉及一种构架三维检测辅助装置及构架三维检测方法。

背景技术：

人字簧结构构架是一种构架焊接后整体不加工的车型。设计图纸要求构架焊接后三坐标检测时，须以人字簧安装座建立构架中心基准，但是人字簧安装座是复杂的异形结构，现有的三坐标测量机无法直接在人字簧安装座上采点建立构架中心基准，由此给检测工作带来了难度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种构架三维检测辅助装置及构架三维检测方法，解决人字簧结构构架三维检测无法建立构架中心基准的问题。

本发明的技术方案是：一种构架三维检测辅助装置包括芯轴、可伸缩套装于所述芯轴两端的轴套、以及外形与构架匹配的定位块，每个所述轴套上均铰接有能同时向所述芯轴的径向中心线倾斜摆动的所述定位块；

所述定位块上设有用于三坐标测量机采点并构建平面的基准面和采圆并构建点的基准孔，通过所述基准孔构建的点能投影至通过所述基准面构建的平面上。。

上述方案中，轴套不仅能轴向伸缩，还能倾斜摆动，能根据人字簧安装座的变形情况自适应匹配微调，再通过三坐标测量机通过采集基准面和基准孔的基准，计算获取构架中心基准，从而完成整个构架的三维检测。

优选的，所述定位块上设有两个所述基准面，两个所述基准面相对于芯轴的轴向中心线对称，所述基准面上设有基准孔。

设计两个轴向对称的基准面，使得在测量时，构架三维检测辅助装置摆放在人字簧安装座内的方向不受限制，减少放置的难度。

优选的，所述轴套上设有键槽，所述芯轴上设有导向键，所述导向键与所述键槽配合并具有间隙，该间隙在所述芯轴的轴向上。

设计间隙，使轴套能够自适应的轴向伸缩，且该轴向伸缩为快速的、无阻碍的进行；键槽和导向键的配合关系，使轴套的轴向伸缩具有导向性。

优选的，所述导向键通过第一内六角螺钉与所述芯轴连接。

导向键可拆卸连接在芯轴上，可根据实际使用要求，选择合适的导向键尺寸，以得到不同尺寸的间隙和调节量。

优选的，所述芯轴的中部设有多个螺母，多个螺母分别与两端的轴套位置对应，且在所述螺母与轴套之间设有弹簧，所述弹簧套装于所述芯轴上。

弹簧能够实现轴套的弹性伸缩，使定位块与人字簧安装座紧密贴合，利于检测基准的建立。

优选的，所述螺母和弹簧之间设有能调节所述弹簧的预紧力的垫圈，所述垫圈套装于所述芯轴上。

通过垫圈调节弹簧的预紧力，使提高辅助装置的通用性，满足不同条件下的检测需求。

优选的，所述轴套上设有端盖，所述端盖与所述轴套铰接。

与轴套铰接的部位精度低于定位块的外表面，因此，增加端盖，其加工精度低于定位块，这样相比于将定位块上也设计与轴套铰接的安装座，加工成本更低，加工难度也低，且维护成本也低。

优选的，所述定位块上设有与人字簧安装座匹配的安装支脚，所述安装支脚沿所述定位块竖向延伸。

所述安装支脚与人字簧安装座匹配，能进一步保证辅助装置的稳定性和紧密贴合。

本发明还提供一种构架三维检测方法，采用三坐标测量机和上述的构架三维检测辅助装置进行，包括：

步骤一，将构件反面朝上摆放在三坐标测量机的检测台位上，在构架的四个人字簧安装座中分别放入所述构架三维检测辅助装置；所述构架三维检测辅助装置依靠自重自动调整，使定位块与人字簧安装座贴合；

步骤二，通过三坐标测量机先在同一个所述构架三维检测辅助装置的两个定位块的基准面上采点构建平面p1，在基准孔上采圆并投影至所述平面p1上，由此构建点d1和点d2，使用点d1和点d2分中构建中心点c1；

按上述步骤在其他三个位置的构架三维检测辅助装置上构建中心点c2、中心点c3和中心点c4，其中，中心点c1和中心点c2在构架纵向的一个同侧；中心点c3和中心点c4在构架纵向的另一个同侧；

步骤三，通过三坐标测量机使用中心点c1、中心点c2、中心点c3和中心点c4构建中心平面h；

步骤四，分别通过三坐标测量机使用中心点c1和中心点c2分中构建中心点c5；使用中心点c3和中心点c4分中构建中心点c6，使用中心点c1和中心点c3分中构建中心点c7，使用中心点c2和中心点c4分中构建中心点c8；

步骤五，分别通过三坐标测量机再将中心点c5和中心点c6连线构建线l5，使用中心点c7和中心点c8连线构建线l6，将所述线l5和线l6投影至中心平面i上，投影后形成的交点即为构架中心k；

步骤六，完成构建检测基准建立，最后在构架上采点完成三坐标检测。

优选的，所述步骤四中，分别通过三坐标测量机将中心点c1和中心点c2连线构建线l1，将中心点c3和中心点c4连线构建线l2，将中心点c1和中心点c3连线构建线l3，将中心点c2和中心点c4连线构建线l4；所述中心点c5投影至所述线l1上，所述中心点c6投影至所述线l2上，所述中心点c7投影至所述线l3上，所述中心点c8投影至所述线l4上；所述线l1、线l2、线l3和线l4形成所述中心平面i。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：解决人字簧结构构架三维检测无法建立构架中心基准的问题；该装置设计和制作精度高，可精确的定位检测基准，能顺利地对人字簧结构构架进行三维检测，能很好地控制检测误差；安装过程中可靠自重定位，操作简单方便，装置有较好的耐磨性、稳定性，使用寿命较长。

附图说明

图1为本发明提供的构架三维检测辅助装置的结构示意图；

图2为沿图1的b-b剖视示意图；

图3为沿图1的c-c剖视示意图；

图4为沿图1的d-d剖视示意图；

图5为本发明提供的构架三维检测辅助装置安装前的工作示意图；

图6为本发明提供的构架三维检测辅助装置安装后的工作示意(一)；

图7为本发明提供的构架三维检测辅助装置安装后的工作示意图(二)。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的一种构架三维检测辅助装置2包括芯轴5、可伸缩套装于所述芯轴5两端的轴套14、以及外形与构架匹配的定位块4。所述定位块4上设有与人字簧安装座匹配的安装支脚19，所述安装支脚19沿所述定位块4竖向延伸。两端的定位块4相对于芯轴5的径向中心线h对称。

如图2和图4所示，所述定位块4上设有两个所述基准面15，两个所述基准面15相对于芯轴5的轴向中心线m对称，所述基准面15上设有基准孔16。

所述定位孔4采用锻38crmoa1材质，对称性镂空结构，与构架接触的斜面位置进行氮化处理，减重的同时保证定位部件的耐磨性、稳定性。所述定位块4上加工了高精度的基准孔16和基准平面15，用于三坐标测量机采点。

如图6和图7所示，所述定位块4的斜面与人字簧安装座3的端面匹配，安装支脚19竖向伸入人字簧安装座3中，所述基准面15位于人字簧安装座3的外侧。

如图1、图2所示，每个所述轴套14均通过端盖12铰接所述定位块4，定位块4与端盖12之间采用φ48h8/f7配合。所述轴套14的一端为贯通的套筒，该套筒上设有键槽18。所述芯轴5套装在所述套筒内，且在芯轴5上安装与键槽18配合的导向键9。如图3所示，所述导向键9通过第一内六角螺钉与芯轴5连接。如图2所示，所述导向键9与所述键槽18配合并具有间隙，该间隙在所述芯轴5的轴向上。所述导向键9与键槽18之间采用12h8/h8配合。芯轴5与轴套14之间采用φ31h8/e8配合。

如图2所示，所述轴套14的另一端(远离芯轴5的一端)设有凸伸的半圆凸台。同样，所述端盖12上设有与轴套14贴合的半圆凸台，两个半圆凸台贴合，再通过螺栓组件13铰接。该铰接非紧配合，要求端盖12能够沿铰接点自行摆动。

如图2所示，所述端盖12通过第二内六角螺钉11固定在所述定位块4上。这样，芯轴5两端的定位块4能同时沿螺栓组件13的轴心线向所述芯轴5的径向中心线h倾斜摆动，以实现与人字簧安装座3外形的自适应微调。

如图1、图2所示，所述芯轴5的中部设有多个螺母7，多个螺母7分别与两端的轴套14位置对应，且在所述螺母7与轴套14之间设有弹簧6，所述弹簧6套装于所述芯轴5上。进一步的，所述螺母7和弹簧6之间设有能调节所述弹簧6的预紧力的垫圈8，所述垫圈8套装于所述芯轴5上。即，所述芯轴5的中部攻丝细牙外螺纹，所述螺母7为细牙圆螺母，在芯轴5上超轴套14各设置两个，将垫圈8锁紧，以调节弹簧6的预紧力。

本发明提供的检测辅助装置中的各部件的连接部位均采用高精度对称设计，以保证整套装置在伸缩过程中始终保证在同一直线内。整套装置在组装时需调整两个定位块4端面的位置误差在±0.05以内，最终保证装置在伸缩和旋转过程中精度误差在0.1以内。所述螺母7采用m33×1.5细牙螺纹结构，保证装置伸缩时平衡和防松。

如图2、图5、图6所示，在进行构架1三维检测时，将人字簧安装座3朝上，将所述构架三维检测辅助装置2放置在所述人字簧安装座3中，通过所述构架三维检测辅助装置2的自重，使定位块4向所述芯轴5的径向中心线h倾斜摆动(如图6所示)。同时，在人字簧安装座3端面的推力作用下，定位块4向芯轴5的径向中心线h方向位移，该位移通过导向键9在键槽18中滑动产生导向位移。由此，实现了芯轴5的自动伸缩和定位块4自动旋转，使辅助装置2与人字簧安装座3紧密贴合。

三坐标测量机通过采集定位块4上的基准面15和其上的基准孔16，构造出构架人字簧安装座3的x/y/z中心点，再通过四个人字簧安装座3的中心点构造出构架1整体x/y/z检测基准，即可完成构架三维检测。所述构架三维检测辅助装置2能快捷、精确的辅助三坐标测量机构造出构架检测基准，实现zmc080型构架三维检测。

如图6、图7所示，本发明还提供一种构架三维检测方法，采用三坐标测量机和上所述的构架三维检测辅助装置进行，包括以下步骤：

s1，将构件反面朝上摆放在三坐标测量机的检测台位上，在构架1的四个人字簧安装座3中分别放入所述构架三维检测辅助装置2。所述构架三维检测辅助装置2依靠自重自动调整，使定位块4与人字簧安装座3贴合。因辅助装置为完全对称结构，其摆放时可不分方向。

s2，通过三坐标测量机先在同一个所述构架三维检测辅助装置1的两个定位块4的基准面15上采点构建平面p1，在基准孔16上采圆并投影至所述平面p1上，由此构建点d1和点d2，使用点d1和点d2分中构建中心点c1。

按上述步骤在其它三个位置的构架三维检测辅助装置2上分别构建点d3、点d4、平面p2和中心点c2；构建点d5、点d6、平面p3和中心点c3；构建点d7、点d8、平面p4和中心点c4。其中，中心点c1和中心点c2在构架1纵向的一个同侧；中心点c3和中心点c4在构架1纵向的另一个同侧。

s3，通过三坐标测量机使用中心点c1、中心点c2、中心点c3和中心点c4构建中心平面h。

s4，分别通过三坐标测量机使用中心点c1和中心点c2分中构建中心点c5；使用中心点c3和中心点c4分中构建中心点c6，使用中心点c1和中心点c3分中构建中心点c7，使用中心点c2和中心点c4分中构建中心点c8。

分别通过三坐标测量机将中心点c1和中心点c2连线构建线l1，将中心点c3和中心点c4连线构建线l2，将中心点c1和中心点c3连线构建线l3，将中心点c2和中心点c4连线构建线l4；所述中心点c5投影至所述线l1上，所述中心点c6投影至所述线l2上，所述中心点c7投影至所述线l3上，所述中心点c8投影至所述线l4上；所述线l1、线l2、线l3和线l4形成所述中心平面i。

s5，分别通过三坐标测量机再将中心点c5和中心点c6连线构建线l5，使用中心点c7和中心点c8连线构建线l6，将所述线l5和线l6投影至中心平面i上，投影后形成的交点即为构架中心k。

s6，完成构建检测基准建立，最后在构架上采点完成三坐标检测。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。