【摘要】本文所述的不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)技術(shù)是對(duì)應(yīng)目前不規(guī)則曲面殼體零件加工過程中的技術(shù)缺陷而設(shè)計(jì)的一種外表面檢測(cè)技術(shù)。該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)裝置由底板、頂板、滑板、檢測(cè)氣缸、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及工控PC組成。通過該技術(shù)不僅能一次性完成整個(gè)檢測(cè)，同時(shí)還能達(dá)到提高效率，節(jié)約成本的目的。

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【關(guān)鍵詞】不規(guī)則；殼體；外表面；檢測(cè)技術(shù)

1不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)研制背景

目前鑄件企業(yè)在加工不規(guī)則曲面殼體時(shí)，對(duì)于批量生產(chǎn)的不規(guī)則曲面殼體零件，尤其是由模具沖壓或者注射成型的不規(guī)則曲面殼體零件，企業(yè)通常的做法是在試產(chǎn)階段抽檢部分產(chǎn)品，抽檢時(shí)也只能對(duì)其不規(guī)則曲面上的一些重要參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，不能對(duì)不規(guī)則曲面殼體做到精確檢測(cè)。目前檢測(cè)不規(guī)則曲面殼體零件所用的方法主要分兩種：一種方法是采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢測(cè)；另一種方法是采用普通的卡尺或千分尺，配合一些專門的量具進(jìn)行檢測(cè)。無論采用哪種檢測(cè)方法，都是通過一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)的進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)效率較低，并且存在人為偏差，更主要的是無法快速完成大批量不規(guī)則曲面殼體的檢測(cè)，不適合大批量生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)的需要。另外，三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x價(jià)格昂貴，專門量具的制作也需要花費(fèi)較大資金。目前所用檢測(cè)技術(shù)存在技術(shù)缺陷，而且效率低、成本高。因此急需一種可以實(shí)現(xiàn)對(duì)批量不規(guī)則曲面殼體外表面連續(xù)檢測(cè)的技術(shù)。

2不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)技術(shù)的研制

2.1技術(shù)概述

不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)技術(shù)所要解決的核心問題就是針對(duì)不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)技術(shù)面臨的技術(shù)缺陷，研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、效率高且造價(jià)成本低，并且既能滿足批量連續(xù)，又能一次性完成整個(gè)不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)的裝置。不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)裝置主要由底板、頂板、滑板、檢測(cè)氣缸、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及工控PC組成。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。底板位于不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)裝置的最底端，板面上有導(dǎo)向垂直的四根導(dǎo)向柱；頂板固定于導(dǎo)向柱的頂端，頂板上配有升降開關(guān)，用來控制頂桿上下移動(dòng)；滑板套接在四根導(dǎo)向柱上且能沿導(dǎo)向柱上下滑動(dòng)，同時(shí)滑板和頂板均與底板平行；檢測(cè)氣缸固定于頂板上，氣缸上設(shè)有頂桿，頂桿的底端與滑板固定相連；若干個(gè)高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)設(shè)置于滑板之上；模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及工控PC與主機(jī)之間通過數(shù)據(jù)接口相連，每個(gè)高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)均連接一組信號(hào)線，每組信號(hào)數(shù)傳線的另外一端均與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)裝置上的高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)又包括調(diào)節(jié)螺栓、滑套、上滑塊、下滑塊、壓力檢測(cè)彈簧、滑桿等部件。調(diào)節(jié)螺栓插于上述滑板中，調(diào)節(jié)螺栓通過外螺紋與滑板鏈接；滑套固定于調(diào)節(jié)螺栓底面之上，另外滑套頂端固定有壓力傳感器；上滑塊置于滑套內(nèi)，在滑套的高度方向自由滑動(dòng)；下滑塊也置于上滑塊下方的滑套內(nèi)，同時(shí)也在滑套的高度方向自由滑動(dòng)；壓力檢測(cè)彈簧，頂端與上滑塊相連，底端與下滑塊相連；滑桿的頂端插于滑套中并與下滑塊固定相連，底部伸出于滑套之外，與壓力傳感器連接，壓力傳感器上設(shè)有一組信號(hào)線，該組信號(hào)線的一端與壓力傳感器相連，另外一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，這樣即可實(shí)現(xiàn)全過程的不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)。

2.2技術(shù)原理

選取一個(gè)不規(guī)則曲面殼體，將不規(guī)則曲面殼體置于不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)裝置底板上，并將曲面殼體進(jìn)行定位；然后確定曲面殼體的檢測(cè)點(diǎn)，根據(jù)檢測(cè)點(diǎn)的位置確定高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的位置和數(shù)量，使高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)與檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量相等并一一對(duì)應(yīng)，這時(shí)高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)位于曲面殼體的檢測(cè)點(diǎn)的正上方；再確定檢測(cè)氣缸頂桿的行程，確保頂桿移動(dòng)至最下方的時(shí)候，滑板上的每個(gè)滑桿均壓緊于檢測(cè)點(diǎn)上，且每個(gè)滑桿對(duì)曲面殼體的壓力適中。由于每個(gè)滑桿均擠壓于相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)點(diǎn)上，因此滑桿會(huì)給下滑塊一個(gè)向上的壓力。該壓力經(jīng)過壓力檢測(cè)彈簧和上滑塊的傳遞后，最終傳遞到該檢測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)中的壓力傳感器上。該壓力傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電流信號(hào)，通過信號(hào)線傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，從而得到一個(gè)數(shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)的數(shù)值與該檢測(cè)點(diǎn)的高度相對(duì)應(yīng)。同理，其他檢測(cè)點(diǎn)的高度也會(huì)對(duì)應(yīng)有一個(gè)數(shù)字信號(hào)。也就是說，曲面殼體上的每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)均會(huì)對(duì)應(yīng)有一個(gè)相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的數(shù)值即為該檢測(cè)點(diǎn)高度的標(biāo)準(zhǔn)值。每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)值確定之后，根據(jù)每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的誤差范圍即可通過實(shí)驗(yàn)的方式確定每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的數(shù)值范圍，該數(shù)值范圍即為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值范圍。之后，將該標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值范圍記錄于工控PC的主機(jī)中，作為曲面殼體的數(shù)據(jù)庫(kù)。將不規(guī)則曲面殼體置于不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)裝置底板上后按下升降開關(guān)，啟動(dòng)檢測(cè)氣缸，使頂桿下移。頂桿在下移的過程中會(huì)帶動(dòng)滑板和高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)下移，當(dāng)頂桿移動(dòng)至最下方的時(shí)候，每個(gè)高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)上的滑桿均壓緊于待檢測(cè)曲面殼體上的檢測(cè)點(diǎn)上。此時(shí)，每個(gè)高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)中的壓力傳感器均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電流信號(hào)，相應(yīng)的每個(gè)電路信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字信號(hào)。工控PC的主機(jī)則會(huì)將每個(gè)數(shù)字信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值范圍比對(duì)，若所有的數(shù)字信號(hào)的數(shù)值均沒有超出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值范圍，則該待檢測(cè)的不規(guī)則曲面殼體為合格品，若有一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)或多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)的數(shù)值超出了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值范圍，則該待檢測(cè)的不規(guī)則曲面殼體為不合格產(chǎn)品。為了便于操作人員確認(rèn)合格品和非合格品，整個(gè)比對(duì)過程可以在工控PC的顯示器上顯示出來，比對(duì)之后的產(chǎn)品是否為合格品也可以在顯示器上顯示出來，達(dá)到清晰直觀的目的，有利于提高批量檢測(cè)的效率和水平。

2.3實(shí)施方式

該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)技術(shù)所用的裝置以底板為基礎(chǔ)構(gòu)件，其他構(gòu)件直接或間接的設(shè)于底板上。底板上固定的四根導(dǎo)向柱垂直于底板，導(dǎo)向柱的頂端固定有一塊頂板，導(dǎo)向柱上套接有一塊滑板，滑板和頂板均與底板平行。當(dāng)滑板受到外力驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，能沿導(dǎo)向柱上下自由滑動(dòng)。頂板上固定有一個(gè)檢測(cè)氣缸，檢測(cè)氣缸上設(shè)有頂桿，頂桿的底端與滑板固定相連，啟動(dòng)檢測(cè)氣缸頂桿就會(huì)上下滑動(dòng)，頂桿上下滑動(dòng)的時(shí)候則會(huì)帶動(dòng)滑板沿導(dǎo)向柱上下滑動(dòng)。為了對(duì)檢測(cè)氣缸進(jìn)行升降控制，頂板上還固定一個(gè)升降開關(guān)。操作人員通過對(duì)升降開關(guān)的操作即可實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)氣缸的操控。滑板上固定有若干個(gè)高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)，高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)節(jié)螺栓插入于滑板中，調(diào)節(jié)螺栓上設(shè)有外螺紋，調(diào)節(jié)螺栓與滑板之間的連接方式為螺紋連接。因此，擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)即可改變調(diào)節(jié)螺栓的高度，進(jìn)而改變整個(gè)高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的高度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)在高度上的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)螺栓的底面固定有滑套，滑套的頂端固定有壓力傳感器，滑套內(nèi)還設(shè)有上滑塊和下滑塊。上滑塊和下滑塊均與滑套相匹配，并能沿滑套的高度方向自由滑動(dòng)。上滑塊和下滑塊之間設(shè)有一根壓力檢測(cè)彈簧，壓力檢測(cè)彈簧的頂端與上滑塊相連，底端與下滑塊相連。下滑塊的下方固定有一根滑桿，滑桿的底部伸出滑套之外。當(dāng)滑板在檢測(cè)氣缸頂桿的帶動(dòng)下發(fā)生下移時(shí)，滑桿的底端就會(huì)與曲面殼體的外表面相接觸。在接觸的過程中，壓力檢測(cè)彈簧會(huì)受到擠壓，而受到擠壓之后的壓力檢測(cè)彈簧在其彈力的作用下，就會(huì)驅(qū)動(dòng)上滑塊對(duì)壓力傳感器進(jìn)行擠壓，受到擠壓之后的壓力傳感器就會(huì)根據(jù)受到的壓力大小而產(chǎn)生一個(gè)電流信號(hào)。為了將壓力傳感器受到擠壓之后的電流信號(hào)傳遞出去，壓力傳感器上設(shè)有一組信號(hào)線。該組信號(hào)線的一端與壓力傳感器相連，另外一端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連。模數(shù)轉(zhuǎn)換器則通過數(shù)據(jù)接口與主機(jī)相連。通過上述步驟即可完成對(duì)不規(guī)則曲面殼體外表面的檢測(cè)。該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)裝置的每個(gè)調(diào)節(jié)螺栓上均設(shè)有兩個(gè)鎖緊螺母。兩個(gè)鎖緊螺母分別設(shè)于滑板上方和下方，因此，松開兩個(gè)鎖緊螺母就能對(duì)調(diào)節(jié)螺栓在高度上進(jìn)行微調(diào)，有利于定期對(duì)本檢測(cè)裝置進(jìn)行校核。微調(diào)完成后再次將兩個(gè)鎖緊螺母擰緊即可。滑桿的底端均設(shè)有一個(gè)尖錐，因而能有效降低滑桿與檢測(cè)點(diǎn)的接觸面積，從而獲得更加精確的檢測(cè)數(shù)值。滑套的底端設(shè)有一塊環(huán)形擋塊，能避免滑桿從滑套中脫出。檢測(cè)裝置的底板上均布有三個(gè)以上用于給曲面殼體進(jìn)行定位的定位銷，可以便于對(duì)待檢測(cè)的曲面殼體實(shí)現(xiàn)快速定位。

3不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)技術(shù)的價(jià)值和應(yīng)用

該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)裝置能改變目前鑄件企業(yè)普遍采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢測(cè)，或采用普通的卡尺、千分尺配合一些專門的量具進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)缺陷，并且該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)裝置的制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作起來極為方便，能一次性的完成曲面上多個(gè)點(diǎn)的測(cè)量工作，并將多個(gè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后在工控PC的顯示器上顯示出來，從而將不合格的曲面殼體檢測(cè)出來。不僅檢測(cè)速度快，能適應(yīng)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)的檢測(cè)需求，同時(shí)該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測(cè)技術(shù)具有良好的調(diào)節(jié)功能，在實(shí)際檢測(cè)的過程中還可以對(duì)高度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的位置進(jìn)行微調(diào)，有利于定期對(duì)本檢測(cè)裝置進(jìn)行校核，從而獲得更加精確的檢測(cè)數(shù)值，同時(shí)達(dá)到提高檢測(cè)準(zhǔn)確率和工作效率，節(jié)約成本的目的。

作者:張傳遠(yuǎn) 劉野 蘇雪蓮 王芳 單位:山東省陽(yáng)信縣商店鎮(zhèn)人民政府 山東省濱州市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 山東省濱州市檢驗(yàn)檢測(cè)中心