一种大直径薄壁件厚度测量工装的制作方法

1.本实用新型涉及膜片厚度测量技术领域，具体涉及一种大直径薄壁件厚度测量工装。


背景技术：

2.在机械加工领域中，直径大于φ2000mm的大直径薄壁件一直是加工难点，因其具有表面积大且厚度薄的特点，决定了薄壁件加工过程中极易变形，但部分薄壁件精度要求非常高。
3.在众多难加工的薄壁件中，船用减震膜片是其中之一。如图4所示，其外径尺寸为φ2000mm，内径尺寸为φ800mm，壁厚为10mm，膜片上设有环槽结构，零件需求两平面的平面度为0.08，厚度尺寸公差为
±
0.03mm，加工精度方便的要求非常高。
4.现有膜片厚度测量方法主要有两种，第一种是百分表间接测量法；第二种是超声波探伤仪测量法。对于百分表间接测量法而言，由于膜片径向尺寸大，且膜片两侧为环槽结构，只能先使用标准千分尺测量出膜片两端面间的厚度尺寸(10mm)，再通过百分表打表测量高度落差间接换算得出环槽处壁厚尺寸(5mm)；但考虑到膜片上环槽面积较大，采用百分表测量法需打表测量多个位置点再进行计算，操作极为繁琐。对于超声波探伤仪测量法而言，该方法存在精度不够，无法满足
±
0.03mm的测量精度要求的缺点；同时在膜片下表面与机床转台上表面紧密贴的情况下，超声波探伤仪无法识别膜片与机床转台，所测值并非膜片壁厚的绝对值，故超声波探伤仪仅能实现膜片成品的测量，无法实现膜片加工过程中厚度的实时测量。
5.此外，大直径膜片加工时易变形，需先使用磁吸模将膜片磁吸固定，然后在磁吸状态下进行加工，如此一来，在膜片下表面与磁吸模贴合的情况下，以上两种测量方法均无法在两次加工的间隙直接且准确测量出膜片厚度尺寸。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种大直径薄壁件厚度测量工装，以解决现有测量方法无法实时直接测量膜片厚度的技术问题。
7.本实用新型所采用的技术方案为：一种大直径薄壁件厚度测量工装，包括：
8.磁吸模；
9.过渡盘，所述过渡盘设置于所述磁吸模上，并用于承载待加工膜片；
10.千分尺，所述千分尺包括测微螺杆、u型尺架和测砧，所述测微螺杆可升降地设置于所述u型尺架的上支脚上，且所述测微螺杆设有用于与所述待加工膜片的上测量面相贴合的上工作面；所述测砧设置于所述u型尺架的下支脚上，且所述测砧设有用于与所述待加工膜片的下测量面相贴合的下工作面；
11.所述过渡盘上设有避让槽，所述u型尺架的下支脚可插入所述避让槽内，且所述测砧的下工作面可与所述待加工膜片的下测量面相贴合。
12.优选的，所述避让槽沿所述过渡盘径向设置。
13.优选的，所述过渡盘呈圆环状，所述避让槽包括内侧避让槽和外侧避让槽，所述内侧避让槽设置于所述过渡盘的内圆周上，所述外侧避让槽设置于所述过渡盘的外圆周上。
14.优选的，所述内侧避让槽和所述外侧避让槽在所述过渡盘的圆周方向上交替设置。
15.优选的，多个所述内侧避让槽和所述外侧避让槽圆周均布于所述过渡盘上。
16.优选的，所述内侧避让槽和所述外侧避让槽的数量均为6～8个。
17.优选的，所述测砧设置于所述u型尺架的下支脚内侧，且所述测砧的所述下工作面与所述u型尺架的下支脚内侧面的距离不小于所述待加工膜片上环槽的槽深。
18.优选的，所述测砧可绕升降的设置于所述u型尺架的下支脚内侧。
19.优选的，所述测砧包括紧固螺栓和支撑块，所述紧固螺栓螺纹连接于所述u型尺架的下支脚上，所述支撑块设置于所述u型尺架的下支脚内侧并与所述紧固螺栓的一端固定连接，所述紧固螺栓的上表面为所述下工作面。
20.优选的，所述u型尺架的封闭端设有握持部。
21.本实用新型的有益效果：
22.1、本实用新型在磁吸模和待加工膜片之间设有导磁材料制成的过渡盘，可通过导磁材料的导磁作用将待加工膜片磁吸固定于过渡盘上，同时将避让槽设置在过渡盘上，可使得过渡盘下方的磁吸模对整个待加工膜片施加相同的磁吸作用力，使得待加工膜片受力均匀。本实用新型在过渡盘上设置有避让槽，使得千分尺的u型尺架的下支脚可插入避让槽内，进而实现千分尺的测砧的下工作面与待加工膜片的下测量面的贴合，从而实现待加工膜片各处壁厚的直接实时测量。
23.2、本实用新型在过渡盘上沿径向设置有避让槽，且避让槽包括沿过渡盘圆周方向均匀设置的6～8个内侧避让槽和外侧避让槽，可通过将千分尺的u型尺架的下支脚插入不同的内侧避让槽或外侧避让槽中，并通过调节千分尺的测微螺杆和测砧的位置实现待加工膜片不同位置厚度的直接测量。
24.3、本实用新型中测砧的下工作面与u型尺架的下支脚内侧面的距离不小于待加工膜片上环槽的槽深，使得千分尺的u型尺架插入避让槽中后，可以通过转动千分尺的微调旋钮和粗调旋钮，使得千分尺的测微螺杆与测砧的逐渐靠近，直至夹紧待加工膜片，可准确测量出待加工膜片的厚度，并满足精度要求。
25.4、本实用新型中测砧可升降的设置在u型尺架的下支脚内侧面上，可通过调节测砧的下工作面与u型尺架的下支脚内侧面的距离，使得本实用新型的工装适用于不同槽深的膜片厚度的直接测量。
26.5、本实用新型的测量方法实现了膜片厚度的在线测量，具有数据准确和操作简单的优点。
27.6、本实用新型的测量工装解决了膜片磁吸加工过程中的实时壁厚测量问题，通过接触式量具直接测量，可获取准确壁厚尺寸，并保证整个加工测量过程不下车，避免了反复上下车测量引起的误差，从而确保了零件
±
0.03mm的尺寸精度。
附图说明
28.图1为本实用新型的大直径薄壁件厚度测量工装的结构示意图；
29.图2为本实用新型的膜片加工装夹示意图；
30.图3为本实用新型的过渡盘的结构示意图；
31.图4为膜片的结构示意图。
32.图中附图标记说明：
33.10、磁吸模；
34.20、过渡盘；
35.21、避让槽；211、外侧避让槽；212、内侧避让槽；22、第二内孔；
36.30、千分尺；
37.31、测微螺杆；32、u型尺架；321、握持部；33、测砧；331、支撑块；332、紧固螺栓；34、固定套管；35、微分筒；36、粗调旋钮；37、微调旋钮；
38.40、待加工膜片；
39.41、第一内孔；42、环槽。
具体实施方式
40.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。
41.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
44.实施例，如图1-图3所示，一种大直径薄壁件厚度测量工装，该测量工装用于对加工状态的待加工膜片40的厚度进行直接实时测量；该测量工装包括：
45.一磁吸模10，该磁吸模10用于与机床转台连接、并跟随机床转台绕中心轴线转动。
46.一过渡盘20，该过渡盘20呈圆盘状，并采用导磁材料制成，例如铁；过渡盘20磁吸固定于磁吸模10上，并用于承载待加工膜片40；待加工膜片40放置于过渡盘20上后，可在磁吸模10的磁吸作用下固定在过渡盘20上。
47.一千分尺30，该千分尺30采用非导磁材料制成，并包括测微螺杆31、u型尺架32和测砧33，测微螺杆31可升降地设置于u型尺架32的上支脚上，且测微螺杆31设有用于与待加工膜片40的上测量面相贴合的上工作面；测砧33设置于u型尺架32的下支脚上，且测砧33设
有用于与待加工膜片40的下测量面相贴合的下工作面。
48.过渡盘20上设有多个避让槽21，千分尺30的u型尺架32的下支脚可插入避让槽21内，且测砧33的下工作面可与待加工膜片40的下测量面相贴合。
49.本技术在磁吸模10和待加工膜片40之间设有导磁材料制成的过渡盘20，可通过导磁材料的导磁作用将待加工膜片40磁吸固定于过渡盘20上，同时将避让槽21设置在过渡盘20上，可使得过渡盘20下方的磁吸模10对整个待加工膜片40施加相同的磁吸作用力，使得待加工膜片40受力均匀。本技术在过渡盘20上设置有避让槽21，使得千分尺30的u型尺架32的下支脚可插入避让槽21内，进而实现千分尺30的测砧33的下工作面与待加工膜片40的下测量面的贴合，实现磁吸状态下的待加工膜片40各处壁厚的直接实时测量。
50.在一具体实施例中，如图1、图3所示，避让槽21沿过渡盘20径向设置。如此设置，便于在过渡盘20上进行避让槽21的加工成型，也便于千分尺30的u型尺架32的下支脚在避让槽21内的移动，实现过渡盘20径向上多点位置厚度的测量。
51.在一具体实施例中，如图1、图2、图3所示，过渡盘20上设有一同轴的第二内孔22，第二内孔22的设置使得过渡盘20呈圆环状；具体的，过渡盘20的外径尺寸为2080mm，内径尺寸为700mm。避让槽21包括内侧避让槽212和外侧避让槽211，其中，内侧避让槽212设置于过渡盘20的内圆周上，外侧避让槽211设置于过渡盘20的外圆周上。如此设置，在过渡盘20的内圆周上设置内侧避让槽212，可通过将千分尺30的u型尺架32的下支脚插入内侧避让槽212，实现过渡盘20上内圆周厚度的测量；在过渡盘20的外圆周上设置外侧避让槽211，可通过将千分尺30的u型尺架32的下支脚插入外侧避让槽211，实现过渡盘20上外圆周厚度的测量；进而实现过渡盘20全尺寸范围厚度的测量。
52.优选的，如图3所示，内侧避让槽212和外侧避让槽211在过渡盘20的圆周方向上交替设置。如此设置，不仅实现了内侧避让槽212和外侧避让槽211分别在过渡盘20内圆周和外圆周上的设置，还保证了过渡盘20的结构强度，同时保证待加工膜片40厚度的测量结果的准确性。
53.在一具体实施例中，如图3所示，内侧避让槽212和外侧避让槽211的数量均为6～8个，并圆周均布于过渡盘20上。如此设置，是因为当内侧避让槽212或外侧避让槽211的数量少于6个时，由于测量位置较少，待加工膜片40厚度的测量结果准确定性不足，无法代表整个待加工膜片40厚度尺寸；当内侧避让槽212或外侧避让槽211的数量多于8个时，虽然可以保证待加工膜片40厚度的测量结果的准确定性，但由于测量位置较多，导致劳动强度大，测量时间长，会降低膜片生产效率。
54.在一具体实施例中，如图1所示，测砧33固定设置于u型尺架32的下支脚内侧，测砧33的上表面为下工作面，且测砧33的下工作面与u型尺架32的下支脚内侧面的距离不小于待加工膜片40上环槽的槽深。如此设置，将千分尺30的u型尺架32的下支脚插入过渡盘20的避让槽21中后，由于测砧33的下工作面与u型尺架32的下支脚内侧面的距离不小于待加工膜片40上环槽的槽深，使得u型尺架32的下支脚在测量过程中，测砧33的下工作面先于u型尺架32的下支脚内侧面与待加工膜片40的下测量面贴合，进而保证了测量结果的准确性。
55.在一具体实施例中，如图1所示，测砧33可升降的设置于u型尺架32的下支脚内侧。如此设置，可通过调节测砧33的下工作面与u型尺架32的下支脚内侧面的距离，使得本工装适用于不同槽深的膜片厚度的直接测量。
56.在一具体实施例中，如图1所示，测砧33包括一紧固螺栓332和一支撑块331，在u型尺架32的下支脚上设有一螺纹通孔，紧固螺栓332螺纹连接于u型尺架32的下支脚的螺纹通孔中；支撑块331设置于u型尺架32的下支脚内侧并与紧固螺栓332的一端固定连接，紧固螺栓332的上表面为下工作面。如此设置，可通过紧固螺栓332在u型尺架32的下支脚螺纹通孔中的旋入旋出，调节支撑块331的下工作面与u型尺架32的下支脚内侧面的距离，使得本工装适用于不同槽深的膜片厚度的直接测量，扩大了工装的适用范围。
57.在一具体实施例中，如图1所示，千分尺30包括测微螺杆31、u型尺架32、测砧33、固定套管34、微分筒35、粗调旋钮36和微调旋钮37；测微螺杆31可升降地设置于u型尺架32的上支脚上，测砧33设置于u型尺架32的下支脚上，并位于测微螺杆31的正下方，固定套管34和微分筒35套设在测微螺杆31外侧，且固定套管34与u型尺架32的上支脚连接，粗调旋钮36固定连接在微分筒35上，微调旋钮37与测微螺杆31的顶端连接。通过转动粗调旋钮36或微调旋钮37带动微分筒35和测微螺杆31转动，进而通过读取微分筒35和固定套管34的示数获取测微螺杆31的上工作面与测砧33的下工作面的间距。
58.其中，整个千分尺30需要使用非导磁材料制成，以避免使用时被磁化的过渡盘20及待加工膜片40吸住，进而影响整个测量作业。在使用时，需要先将千分尺30旋拧至最大张口，然后将u型尺架32的下支脚插入过渡盘20的避让槽21中，最后反方向转动粗调旋钮36和微调旋钮37，直至测微螺杆31的上工作面与待加工膜片40的上测量面完全贴合、测砧33的下工作面与待加工膜片40的下测量面完全贴合，千分尺30的示数即为膜片壁厚尺寸。
59.优选的，避让槽21的宽度尺寸和高度尺寸需大于千分尺30的u型尺架32的下支脚尺寸，以方便千分尺30的u型尺架32的下支脚在避让槽21内的正常进出；同时避让槽21长度则与测量范围相关，保证全跨距范围内均可测。千分尺30的测量长度、高度范围与待加工膜片40的尺寸相关，需保证全跨距范围内可测。
60.在一具体实施例中，如图1所示，在u型尺架32的封闭端设有握持部321。如此设置，通过握持部321的设置，便于工作人员握持千分尺30，进而实现千分尺30的u型尺架32的下支脚在过渡盘20的避让槽21中的插入和抽出。
61.本技术中的大直径薄壁件厚度测量工装的使用方法如下：
62.s100：先将磁吸模10安装在机床转台上，然后将过渡盘20同轴放置在磁吸模10上，再将待加工膜片40放置于过渡盘20上，并调整待加工膜片40至机床中心位置；打开磁力开关，依靠过渡盘20的导磁作用将待加工膜片40吸住，进行待加工膜片40的表面精车加工。
63.s200：于磁吸状态下加工待加工膜片40的上端面，使用测量工装中的千分尺30测量准壁厚；具体为：将千分尺30的u型尺架32的下支脚插入过渡盘20的避让槽21中，通过转动千分尺30的粗调旋钮36和微调旋钮37，使得测微螺杆31的上工作面与待加工膜片40的上端面紧密贴合、测砧33的下工作面与待加工膜片40的下端面紧密贴合，直至千分尺30的示数稳定，且当千分尺30的示数为10mm时，即完成待加工膜片40的上端面加工成型。
64.于磁吸状态下加工待加工膜片40的上单面环槽42，使用测量工装中的千分尺30测量准壁厚；具体为：将千分尺30的u型尺架32的下支脚插入过渡盘20的避让槽21中，通过转动千分尺30的粗调旋钮36和微调旋钮37，使得测微螺杆31的上工作面与待加工膜片40的上环槽42槽底面紧密贴合、测砧33的下工作面与待加工膜片40的下端面紧密贴合，直至千分尺30的示数稳定，且当千分尺30的示数为7.5mm时，即完成待加工膜片40的上单面环槽42的
加工成型。
65.翻身后，于磁吸状态下加工待加工膜片40的下单面环槽42，使用测量工装中的千分尺30测量准壁厚；将千分尺30的u型尺架32的下支脚插入过渡盘20的避让槽21中，通过转动千分尺30的粗调旋钮36和微调旋钮37，使得测微螺杆31的上工作面与待加工膜片40的下环槽42槽底面紧密贴合、测砧33的下工作面与待加工膜片40的上环槽42槽底面紧密贴合，直至千分尺30的示数稳定，且当千分尺30的示数为5mm时，即完成待加工膜片40的下单面环槽42的加工成型。
66.与现有技术相比，本技术至少具有以下有益技术效果：
67.1、实现加工过程中对封闭区域尺寸的全面监测
68.待加工膜片40采用磁吸方式加工，磁吸固定后待加工膜片40的下表面处于完全封闭状态，现有测量方法无法实现加工过程中膜片壁厚的全面准确的测量；本技术在磁吸模10与待加工膜片40之间设有一过渡盘20，在过渡盘20内外圆上设有12个避让槽21，使得千分尺30的下支脚可从过渡盘20的避让槽21中插入，在待加工膜片40不下车的情况下，能够直接测量出待加工膜片40内外圆各点的壁厚数据，实现了加工过程中对封闭区域尺寸的全面监测。
69.2、千分尺采用非导磁材料，排除磁性干扰
70.常规千分尺均为导磁材料，容易被过渡盘20或待加工膜片40吸住；本技术的千分尺30则采用非导磁材料，规避了磁性的干扰。
71.3、测量范围广、数据准确
72.本技术中的千分尺30为大跨距的千分尺，可覆盖待加工膜片40内外圆周全尺寸范围，测量范围广；同时本技术中的工装为接触式直接测量，数据准确，能够确保工件加工精度。
73.4、操作简便
74.本技术测量工装与常规千分尺使用方法一致，操作简单，直接测量并读数即可。
75.5、实现膜片加工过程中的实时测量
76.由于薄壁件加工过程中，每次加工后都需要进行实时测量，本技术中的测量工装可以实现立车加工过程中穿插尺寸测量，实时检测薄壁件的尺寸变化，且无需下车测量，保证了膜片尺寸精度。
77.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。