一种用于法兰类零件检测的装夹工装及检测方法与流程

本技术属于零件检测，更具体地说，是涉及一种用于法兰类零件检测的装夹工装及检测方法。

背景技术：

1、法兰类零件是流体输送、压力容器、精密设备等领域广泛应用的基础连接构件，其内孔直径、外圆尺寸、端面形位公差、基准孔位置度等参数的加工精度，直接决定管路系统的密封性能与设备装配的运行可靠性。在法兰零件的质量管控环节，装夹工装作为工件定位与固定的载体，其定位精度、装夹稳定性与无损伤性，是保障检测结果准确、提升批量检测效率的核心前提。

2、现有装夹多为单一方向约束，难以同时兼顾径向与竖向的稳定装夹，工件易发生窜动、偏转与微动，易引入额外测量误差；此外定位基准与夹紧基准多相互分离，多次基准转换易累积系统误差，且难以与法兰自身基准孔形成精准配合，无法满足高精度检测的基准一致性要求，整体难以同时实现精准重复定位、多方向稳定夹持与无损伤装夹，制约了法兰零件批量检测的效率与精度提升。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种用于法兰类零件检测的装夹工装及检测方法，以解决现有技术中存在的法兰类零件检测难以实现精准定位、稳定夹持的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种用于法兰类零件检测的装夹工装，包括底板以及至少一组装夹单元；所述装夹单元包括承托定位组件与弹性压紧组件；

3、所述承托定位组件竖向设置于所述底板上，且具有水平承托面与竖直限位面；所述水平承托面用于承托法兰类零件的下端面，所述竖直限位面用于与法兰类零件侧壁相贴合；所述承托定位组件还设有位于所述竖直限位面上的定位部，所述定位部朝向法兰类零件基准孔凸伸，且用于与法兰类零件的基准孔插接配合，以对法兰类零件的径向及周向定位；

4、所述弹性压紧组件与所述承托定位组件对应布置，且包括压持件与两个弹性件；所述压持件活动连接于所述水平承托面上，且与所述竖直限位面间隔布置，法兰类零件安装于所述压持件和所述竖直限位面之间；两个所述弹性件分别呈竖向和纵向布置，且均与所述压持件相连接，并施加作用力于所述压持件上，以使所述压持件和所述竖直限位面弹性夹紧固定法兰类零件。

5、在一种可能的实现方式中，所述承托定位组件包括立柱与支座，所述立柱竖向固定于所述底板上，所述支座装配于所述立柱上，所述水平承托面与所述竖直限位面均成型于所述支座上。

6、在一种可能的实现方式中，所述立柱和所述底板之间还设有加强筋板。

7、在一种可能的实现方式中，所述支座为l型板，所述水平承托面与所述竖直限位面垂直相交布置于所述l型板上。

8、在一种可能的实现方式中，所述定位部为可拆卸连接的定位销，所述定位销装配于所述竖直限位面上。

9、在一种可能的实现方式中，所述弹性件为弹簧，所述弹性压紧组件还包括连接杆、固定安装于所述连接杆一端的第一弹簧座和滑动连接于所述连接杆上的第二弹簧座，所述弹簧套设于所述连接杆外侧，且位于所述第一弹簧座和所述第二弹簧座之间；所述承托定位组件上设有两个通孔，所述压持件上设有两个连接孔，所述第二弹簧座抵接于所述承托定位组件上，且所述连接杆滑动穿过对应的所述通孔，并与所述连接孔固定连接。

10、在一种可能的实现方式中，位于所述水平承托面上的所述通孔为长条调节孔，且所述长条调节孔的长度方向垂直于所述竖直限位面；竖向布置的所述连接杆穿过所述长条调节孔与所述压持件相连接。

11、在一种可能的实现方式中，所述压持件为长条板，所述装夹单元的数量为多个，且沿所述长条板的长度方向间隔布置。

12、本技术提供的用于法兰类零件检测的装夹工装的有益效果在于：与现有技术相比，本技术用于法兰类零件检测的装夹工装，工装以底板为安装基体，其上设置至少一组装夹单元，每组装夹单元由承托定位组件与两个弹性压紧组件配合构成；其中承托定位组件竖向布设于底板上，集成有水平承托面与竖直限位面两个基准面，水平承托面可对法兰类零件的下端面形成竖向支撑，为工件提供稳定的轴向放置基准，竖直限位面可与法兰类零件的侧壁相贴合，为工件提供侧向限位基准；承托定位组件的竖直限位面上设置有朝向基准孔凸伸的定位部，可直接与法兰类零件自身的基准孔形成插接配合，以此对工件的径向位移与周向偏转进行约束，实现工件的精准重复定位。

13、实际装夹操作时，先将法兰类零件放置于水平承托面上，使零件侧壁贴近竖直限位面，同时将定位部插入零件的基准孔内完成初定位；随后两个弹性压紧组件同步动作，每组弹性压紧组件内的竖向与纵向两个弹性件分别向压持件施加对应方向的作用力，驱动活动连接在水平承托面上的压持件朝向竖直限位面移动，最终将法兰类零件弹性夹紧在压持件与竖直限位面之间，完成工件的装夹固定。

14、弹性压紧组件内配置竖向与纵向两个方向的弹性件，可同时输出不同方向的弹性约束力，配合水平承托面与竖直限位面的基准约束，能够对工件形成多方向的稳定约束，减少工件装夹后的窜动、偏转与检测过程中的微动，降低额外测量误差的产生。而定位部直接集成于竖直限位面之上，定位基准与夹紧限位基准共用同一承托定位组件载体，减少了多基体基准转换带来的累积系统误差，同时以工件自身的基准孔作为定位配合基准，提升了基准重合度，能够适配高精度检测的基准一致性要求。

15、本技术的另一个目的在于提供一种用于法兰类零件检测的检测方法，采用任意一项上述的用于法兰类零件检测的装夹工装，包括：

16、s1：将装夹工装固定于三坐标测量工作台，选定其中一个装夹单元作为基准工位，通过三坐标测量所述基准工位的所述定位部中心、所述水平承托面以及所述竖直限位面，建立基准测量坐标系；依次测量其余各工位相对于基准工位的固定机械偏移值并留存；

17、s2：在基准工位装入第一件被测法兰类零件，保持法兰类零件自由放置的无夹紧状态，基于基准测量坐标系采集法兰类零件上若干测点的自由态坐标数据；调整所述弹性压紧组件至额定夹紧力，使所述压持件配合所述竖直限位面夹紧法兰类零件，对相同测点采集夹紧态坐标数据；通过自由态与夹紧态的坐标差值，计算得到法兰类零件的装夹微变形量并留存；

18、s3：在所有工位装入同规格被测法兰类零件并完成弹性夹紧；以基准测量坐标系为基础，按照各工位对应的固定机械偏移值生成各工位的测量坐标系，依次完成各工位法兰类零件的全尺寸测量，并将测量结果扣除所述装夹微变形量，输出法兰类零件无应力状态下的真实尺寸与形位公差。

19、在一种可能的实现方式中，在s2中，通过控制各弹性件的压缩圈数调整并控制额定夹紧力的大小，同一弹性压紧组件内竖向的弹性件与纵向的弹性件分别独立调节至对应预设预紧量；同规格、同批次的法兰类零件执行一次首件双态变形标定，其余工件直接复用所述装夹微变形量进行误差补偿；所述装夹微变形量包括法兰类零件受纵向夹紧力产生的径向收缩变形量、受竖向预紧力产生的端面轴向变形量。

20、本技术提供的用于法兰类零件检测的检测方法，首先将装夹工装固定于三坐标测量工作台上，选定其中一个装夹单元作为基准工位，通过三坐标测量仪采集基准工位的定位部中心、水平承托面以及竖直限位面的相关坐标数据，以此建立基准测量坐标系，作为全工装检测的统一坐标基准。

21、随后依次测量其余各工位相对于基准工位的固定机械偏移值并进行留存，工装装配状态稳定的前提下，该偏移值可在同批次检测中重复调用，无需每次检测前重新标定。

22、完成基准建立后执行下一步，在基准工位装入第一件被测法兰类零件，先保持法兰类零件处于自由放置的无夹紧状态，基于基准测量坐标系采集法兰类零件上若干测点的自由态坐标数据，反映零件无外力作用下的原始形态；接着调整弹性压紧组件至额定夹紧力，使压持件配合竖直限位面夹紧法兰类零件，在相同测点位置采集夹紧态坐标数据，通过对比自由态与夹紧态的坐标差值，计算得到该规格法兰类零件在额定夹紧力下的装夹微变形量并留存，作为后续检测数据修正的依据。

23、最后，在所有工位装入同规格被测法兰类零件并通过弹性压紧组件完成弹性夹紧；检测时以基准测量坐标系为基础，按照各工位对应的固定机械偏移值生成各工位的测量坐标系，无需逐件逐工位进行找正操作，依次完成各工位法兰类零件的全尺寸测量；最终将所有测量结果统一扣除预先标定的装夹微变形量，输出法兰类零件无应力状态下的真实尺寸与形位公差。

24、采用这种方式，通过预标定工位偏移量的方式简化了批量检测的坐标系搭建流程，能够减少单件检测的辅助操作时长，同时通过首件双态标定获取装夹变形量并进行数据修正，可降低弹性夹持带来的零件微变形对检测结果的影响，在提升批量检测作业效率的同时，能够保障检测结果的准确性，适配多工位装夹模式下的法兰类零件批量高精度检测需求。