一种航空发动机环形零件高精度孔位测具的制作方法

1.本发明属于航空发动机检测技术领域，具体涉及一种航空发动机环形零件高精度孔位测具。


背景技术：

2.由于航空发动机的结构复杂、装配要求严苛，因而组成发动机的零件大多是高精度、高形位公差产品。发动机上的圆环周向多孔零件结构常出现在发动机高温部件结构和低温部件，分别用于通气冷却或引气、卸压。鉴于结构特点和功能要求，圆环零件周向孔位要求极高，达到0.01mm，孔的周向分布、角度和孔数直接关系到零件的加工难度，如何准确检测出零件的高精位置度是否合格，是核心问题。目前，多采用样件引导的检验方式来检测圆环零件周向孔位的是否合格，为了保证检测结论的准确性，样件上引导用的孔位必须高于零件产品自身的精度要求，因此导致样件加工困难、生产周期长，样件检测更为困难，同时测具受样件的限制，不具备通用性。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种航空发动机环形零件高精度孔位测具，使用一组位置度测量销进行孔位测量，使用工装分度替代其余周向测量孔，以便准确、快速地反应出零件周向孔位的合格情况，避免检测高精度孔位对测具样件带来的制造困难和加工周期长的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种航空发动机环形零件高精度孔位测具，包括底板以及设置在底板上的可旋转定位板，所述定位板用于固定待检测环形零件，当环形零件固定在定位板上时，所述定位板的旋转轴心线与环形零件的轴线重合；所述定位板一侧的底板上还设置有定位支座，所述定位支座上设置有用于检测环形零件孔位的测量销。
5.进一步的，所述定位板通过转盘安装在底板上。
6.进一步的，还包括驱动系统，所述驱动系统包括电机和连接在电机输出端的减速机，所述减速机的输出轴通过联轴器与转盘末端设置的转轴连接。
7.进一步的，所述转盘与定位板之间通过快换卡盘连接，快换卡盘与转盘连接；所述定位板通过定位片和拉钉安装在快换卡盘上。
8.进一步的，所述转盘的底部向下伸出有转轴，且转轴与转盘之间设置有过渡锥面；所述过渡锥面上设置有光栅尺，底板上安装有与光栅尺对应的用于读取光栅尺刻线读数的测头。
9.进一步的，所述转盘支撑在底板上，且转盘与底板的接触面上设置有滚珠轴承；所述转轴穿过底板上开设的孔伸入底板下方。
10.进一步的，转盘与底板之间设置有止推轴承。
11.进一步的，还包括电气系统，所述电气系统包括plc和数控系统，所述电机根据所
述plc用于将程序中的运算公式转化成为信号输出到数控系统，所述数控系统用于给电机信号控制电机运转,实现对电机速度进行控制。
12.进一步的，所述plc用于把计算得到的角度与光栅尺实际测量角度进行比较，并根据结果调整电机的脉冲输出从而实现光栅尺与电机形成闭环控制。
13.进一步的，所述测量销包括第一测量销和第二测量销，所述第一测量销用于测量环形零件的第一排孔，所述第二测量销用于测量环形零件的第二排孔。
14.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明的测具，通过快换定位盘和定位销的设置，实现了准确、快速地反检测出零件周向孔位的合格情况，避免检测高精度孔位对测具样件带来的制造困难、检测难度和加工周期。
15.进一步的，本发明在电气系统采用高精度电气分度技术，实现了高精度的测量定位，具体使用工装分度代替其余周向测量孔，使用安装定位支座上的测量销来测量，避免了电机到转盘间的机械误差，实现全闭环控制，本发明采用全闭环的控制方式，不仅可以将分度控制达到0.5
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，有效的提高了控制精度，避免了误差的产生，是传统控制方式所不能达到的。同时，直接使用分度大大简化了机构，重量更低，大幅度的降低了本领域的技术人员的操作难度。并且，采用分度还极大地提高了适用性，增加了适用环境的多样性。
16.进一步的，控制方式使用安装在转盘末端的圆光栅尺进行分度，避免了电机到转盘间的所有机械误差，实现全闭环控制。
17.进一步的，通过定位板和测量块，解决测具样件周向孔加工困难的问题。
18.进一步的，采用闭环系统，避免部件本身和部件间传动、安装、间隙等多种因素造成的系统性误差，分度误差可控制在2μm,实现360度转角误差为0的分度精度要求，极大提高了系统精度。
19.进一步的，本发明的结构设计合理，有效的提高了测具的通用性，适用范围广，可用于任意角度的分度。
20.进一步的，本发明可以有效的缩短测具加工周期，现有测具的加工周期从平均120天缩短至30天，且本测具具备通用性，避免了系列规格测具的制造周期，提高了生产效率。现有技术中，需要准备多种规格的多台测具，每台1个规格5万元,本发明结构简单，一套装置可针对多种产品进行检测，能够有效降低测具加工成本，避免了系列规格测具的制造费用。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明的一种航空发动机环形零件高精度空位测具的结构示意图
23.图2为本发明的一种航空发动机环形零件高精度空位测具的剖视图
24.图3为本发明的一种航空发动机环形零件高精度空位测具的俯视图
25.图4为本发明的一种航空发动机环形零件高精度空位测具的局部剖视图
26.附图说明：1、底板；2、加速机输出轴；21、转轴；3、转盘4、快换卡盘5、定位板6、定位
支座7、第一测量销8、第二测量销；9、电机10、减速机11、联轴器12、光栅尺13、轴承
具体实施方式
27.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
29.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
33.实施例1：
34.本实施例采用工装分度的方式替代其余周向测量孔，使用位置度测量销对待测量工件进行孔位测量，该测具由机械系统和电气系统组成，所述机械系统包括定位板5、快换卡盘4、定位支座6、联轴器11、转轴21、转盘3、底板1、减速机10、电机9、第一测量销7、第二测量销8、光栅尺12；将待测工件安装在定位板5上，实现定位和压紧，定位板5通过定位片和拉钉安装在快换卡盘4上。快换卡盘4安装在转轴21上，保证快换卡盘4的中心和转轴21的同轴度。转轴21通过滚动轴承、止推轴承和底板1连接。尽可能保证转轴21的灵活转动。当电机9驱动减速机10转动时，所述减速机10可以是涡轮减速机，减速机10的输出轴和转轴21通过联轴器11连接。光栅尺12安装在转轴21的锥面上，通过螺钉固定连接。所述光栅尺12的光栅读数头安装在底板1上。当转轴21开始旋转，光栅尺12的读数头开始读取光栅刻线数量，当刻线等于周向孔的分布角度，电机9停止保持刹车状态。操作测量销进行测量，完成操作后继续转度。
35.上述测具通过电气系统中的plc编程控制器进行控制，并且在控制板上通过设定操作程序，所述控制板可以是触摸屏，再通过plc系统即可实现操作的执行；仅需在触摸屏上设定参数，通过调用plc内部程序可以直接对伺服电机进行位置和速度的控制，伺服电机根据程序里的运算公式转化成为脉冲信号输出到驱动器，驱动器给电机信号运转，实行对机械的运作和控制。在本发明的某一优选实施例中，采用了高精度电气分度方式，该分度方式在伺服电机运行的过程中为确保检测精度需要，采用光栅尺与伺服电机形成闭环控制，把计算到的角度与光栅尺实际测量角度进行比较，根据结果调整伺服电机的脉冲输出从而实现高精度定位。
36.本实施例中采用分度原理，通过可编程控制器根据给定角度，向电机驱动发送脉冲输出命令，实现电机特定角度的转动。控制方式使用安装在转盘末端的光栅尺进行分度，所属光栅尺可以选用圆光栅尺，利用分度原理有效的避免了电机到转盘间的所有机械误差，从而实现全闭环控制。
37.装置的操作步骤：
38.1将定位板5的底面定位片和拉钉与快换卡盘4的接口部位对准后，安装在快换卡盘4上；
39.2将零件1固定在定位板5上；
40.3在触摸屏显示界面输入转动角度，按下确认按钮；
41.4转轴开始旋转，光栅尺的读数头开始读取光栅刻线数量，当刻线等于周向孔的分布角度，电机停止保持刹车状态；
42.5将测量块6上对应第一排孔的第一测量销7插入零件1的周向某个孔内；
43.6重复上述操作，完成第一排其余孔位测量；
44.7在触摸屏显示界面输入转动角度，按下确认按钮；
45.8转轴开始旋转，光栅尺的读数头开始读取光栅刻线数量，当刻线等于周向孔的分布角度，电机停止保持刹车状态；
46.9将测量块6上对应第二排孔的第二测量销8插入零件1的周向某个孔内；
47.10重复上述操作，完成第二排其余孔位测量；
48.在本发明的某一具体实例操作中：
49.按照具体实施方式的操作步骤，检测出某件圆环形零件周向孔位置度见表1。
50.表1某件圆环形零件周向孔位置度
[0051][0052]
根据实际检测数据可以看出，本测具可以快速、高精准地检测出对应周向角度的孔位情况，测得孔位合格或不合格，并且角度分度精度很高。
[0053]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0054]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。