盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚测量工具及壁厚保证方法与流程

1.本发明属于机械制造技术领域，具体属于一种盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚测量工具及壁厚保证方法。


背景技术：

2.由于装配等需要，在许多工件上存在台阶孔，又因使用工况的特殊需求，有些台阶孔对台阶面至背面的厚度提出了要求。对于开阔空间的工件来说，测量并保证台阶孔台阶面至背面厚度尺寸则较为容易，加工时采用常规加工方法，测量时采用常规工具实时测量，或用万能方法直接或间接换算测量即可。
3.但对于非开放性工件，尤其是盲腔或半盲腔类工件，出于设计方案上的特殊要求，需要控制台阶孔台阶面至腔体内壁面厚度尺寸时，壁厚的测量及保证难度将会增大。若底孔与台阶孔孔径差大，台阶面宽，足够壁厚测量仪测量的，或孔足够大，有足够空间采用常规量具(如卡尺、千分尺、壁厚卡钳)伸至腔体内测量的，则不需要特殊的测量工具机保证方法；当遇到台阶孔小，常规量具无法伸至腔体内测量的，或底孔与台阶孔孔径差小，台阶面窄，壁厚测量仪无法测量的盲腔壁上台阶孔台阶面至腔体内壁面厚度，并且由于有些工件经过装配、焊接、热处理、机械加工等工序后，变形不可控，且难以预估，再加上盲腔内壁面无法加工，加工整组台阶孔的部位为非等厚壁，盲腔壁上台阶孔台阶面至腔体内壁面厚度更难测量。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚测量工具及壁厚保证方法，通过一种专用的台阶孔台阶壁厚测量工具，加工完台阶孔底孔后，用专用台阶孔台阶壁厚测量工具测量孔边壁厚，再调整台阶孔加工深度来间接保证台阶面至盲腔内壁厚度的方法。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚测量工具，所述测量工具包括数显测量尺和对表块，所述数显测量尺包括滑动连接的上卡爪和下卡爪，所述下卡爪一端为小尺寸测量端，所述小尺寸测量端最大宽度小于台阶孔底孔的直径；所述对表块的厚度为盲腔壁理论厚度δ2，所述对表块用于调节上卡爪和下卡爪之间的距离实现数显测量尺显示数值归零。
6.进一步的，所述下卡爪另一端为上卡爪滑道，所述上卡爪滑动连接在上卡爪滑道上。
7.进一步的，所述小尺寸测量端包括互相垂直的固定段和测量段，其中固定段与上卡爪平行设置，所述测量段的长度大于对表块的厚度。
8.进一步的，所述对表块上设置有固定槽，调节上卡爪和下卡爪之间的距离时，对表块固定槽槽底与下卡爪的测量段接触。
9.本发明还提供一种盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚的保证方法，具体步骤如下：
10.s1确定台阶孔台阶面至盲腔内壁面的厚度δ，在盲腔非等厚壁上加工多个台阶孔底孔
11.s2使用权利要求1至4中任一项所述的测量工具检测每个台阶孔底孔周围的盲腔壁实际厚度δ1；
12.s3根据多个台阶孔底孔周围的盲腔壁实际厚度δ1计算壁厚平均值再根据台阶孔台阶面至腔体内壁厚度δ计算台阶孔加工深度，即
13.s4根据每个台阶孔加工深度在盲腔非等厚壁上加工台阶孔。
14.进一步的，步骤s2中，测量前，将上卡爪和下卡爪分别与对表块的两面贴实，将数显测量尺显示的数值归零。
15.进一步的，步骤s2中，测量中，将下卡爪的小尺寸测量端伸入台阶孔底孔中，其中，固定段与盲腔工件内壁面接触，测量段与孔壁接触，上卡爪与盲腔工件外壁面接触，得到测量数值，根据测量数值计算台阶孔底孔周围的盲腔壁实际厚度δ1。
16.进一步的，步骤s2中，若测量数值为负数，则盲腔壁实际厚度δ1为对表块厚度减测量数值的绝对值，若测量数值为正数，则盲腔壁实际厚度δ1为对表块厚度加读取的测量数值。
17.进一步的，步骤s4中，台阶孔加工好后，对台阶孔台阶面至腔体内壁厚度尺寸δ进行校验。
18.进一步的，所述校验采用卡板对对台阶孔台阶面至腔体内壁厚度尺寸δ进行测量确定是否符合设定值。
19.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
20.本发明提供一种盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚测量工具，根据盲腔非等厚壁上台阶孔底孔的孔径调整壁厚测量工具下卡爪小尺寸测量端的宽度，使下卡爪可穿过台阶底孔伸至盲腔内部实现测量孔边壁厚的目的；同时通过专用壁厚测量工具，可以提前测量盲腔非等厚壁上台阶孔底孔周边厚度，再根据台阶面至腔体内壁厚度理论值推算并调整台阶孔的加工深度，间接保证盲腔非等厚壁上所有台阶孔台阶面至腔体内壁厚度，采用本发明的壁厚保证方法，可解决每个孔多次下刀多次测量厚度控制难度大，容易超差的问题；按本发明的壁厚保证方法加工台阶孔，加工时间可减少50％，生产效率可提高1倍以上，且降低了人工劳动强度，节省了生产成本。
附图说明
21.图1是盲腔非等厚壁上台阶孔示意图；
22.图2是盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚测量工具示意图。
23.附图中：1
‑
非等壁厚盲腔工件；2
‑
数显测量工具；3
‑
对表块；4
‑
连接绳；11
‑
盲腔内部；21
‑
上卡爪；22
‑
下卡爪；23
‑
固定螺钉；24
‑
数显表；25
‑
上卡爪滑道；26
‑
小尺寸测量端；
24.‑
台阶孔底孔；
‑
上台阶孔；p
‑
盲腔外壁面；q
‑
盲腔内壁面；δ
‑
台阶孔台阶面至盲腔内壁面的厚度；δ1‑
盲腔壁实际厚度；
‑
壁厚平均值；δ2‑
盲腔壁理论厚度；l
‑
上卡爪与盲腔外壁面接触的面；m
‑
下卡爪固定段与盲腔工件内壁面接触的面；n
‑
下卡爪测量段与台阶孔底孔孔壁接触的面。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
26.如图2所示，本发明提供一种盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚测量工具，该测量工具由数显测量尺2和对表块3组成，数显测量尺2和对表块3通过连接绳4连接，数显测量尺2具体包括上卡爪21、下卡爪22、固定螺钉23、数显表24、上卡爪滑道25和小尺寸测量端26，其中：下卡爪22的一端为小尺寸测量端26，其最大宽度小于台阶孔底孔的直径，小尺寸测量端26包括互相垂直的固定段和测量段，其中固定段与上卡爪21平行，测量段的长度大于对表块3的厚度；下卡爪22的另一端为上卡爪滑道25，上卡爪2与数显表24固定连接，并滑动连接在上卡爪滑道25上；固定螺钉设置在上卡爪21上用于使上下卡爪固定以便读数；对表块3上设置有固定槽，对表时，对表块3固定槽槽底与下卡爪22的测量段接触，对表块3厚度为待测盲腔非等厚壁的理论厚度δ2，对表块3用于调节数显测量尺2显示数值归零。
27.如图1和2所示，一种盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚的保证方法，具体步骤如下：
28.(1)确定台阶孔台阶面至盲腔内壁面的厚度δ的数值，按要求在盲腔非等厚壁上加工台阶孔底孔
29.(2)按工件结构特点及底孔孔径大小设计制作壁厚测量工具，即根据台阶孔中的盲腔外壁面p、内壁面q干涉情况、盲腔壁厚度理论值δ2、台阶孔底孔孔径值，对小尺寸测量端26的固定段和测量段进行设计，得到用于测量盲腔壁实际厚度δ1值的测量工具。
30.(3)按工件上某个特征对每个孔做清晰可追溯的标识，标记孔的代号，做到记录实物相符。如按某一特征孔为起始孔，标记为k1，其余顺时针方向依次标记为k2、k3、k4……
k
n
；
31.(4)测量每个台阶孔底孔周围壁厚δ1，测量时，先用测量尺在对表块3上对表，即测量尺上下卡爪与对表块3两面贴实，将数显测量尺2显示的数值归零，然后将下卡爪22的小尺寸测量端26伸入已加工的台阶孔底孔中，下卡爪22固定段的m面与盲腔工件内壁面q紧密接触，下卡爪22的测量段的n面与孔壁紧密接触，上卡爪21的l面与盲腔工件外壁面p紧密接触，此时读取数显表24上的测量数值，若测量数值是负数，则盲腔壁实际厚度δ1为对表块3厚度减测量数值的绝度值，若测量数值是正数，则盲腔壁实际厚度δ1为对表块3厚度加测量数值。
32.(5)测量并记录k1、k2、k3、k4……
k
n
孔周的盲腔壁实际厚度δ1，计算壁厚平均值再根据台阶孔台阶面至腔体内壁厚度δ计算台阶孔加工深度即
33.(6)根据每个台阶孔加工深度的值加工台阶孔；
34.(7)用壁厚检验量具(如卡板)测量、校验台阶孔台阶面至腔体内壁厚度尺寸δ是否合格。
35.实施例1
36.以某航空发动机整流支承机匣为例：整流支承机匣组合件为内外分离式双腔体复杂结构，由多个零件组焊而成，焊接变形较大，在腔体上端面加工后，需在端面壁上加工两组台阶孔，要求底孔分别为对应上台阶孔分别为分别为确定台阶面至腔体内壁面厚度δ均为
37.由于内壁面焊接变形严重，且无法加工，面轮廓度差，若在外端面对刀后按同样的
进刀深度加工，则无法保证台阶面至腔体内壁面厚度；若手动单个孔加工，即每个孔进给一定深度用卡板测量一次，多次进给，多次测量，则厚度控制难度大，加工效率低，周期长，工人劳动强度大，生产成本高。
38.现在用本发明提供的一种盲腔非等厚壁上台阶孔台阶壁厚的保证方法进行加工，具体步骤为：
39.1、按要求加工两组台阶孔底孔其尺寸为
40.2、根据台阶孔处的盲腔内外壁面干涉情况、盲腔壁理论厚度δ2、台阶孔底孔孔径值，对下卡爪22的小尺寸测量端26进行设置，得到专用孔边壁厚测量工具。
41.其中，对表块3厚度为待测壁厚的盲腔壁理论厚度δ2；
42.3、将角向基准孔作为起始孔，标记为k1，其余38孔按顺时针方向依次标记为k2、k3、k4……
k
39
；
43.4、测量每个台阶孔底孔周围壁厚，测量时，先用数显测量尺2与对表块3对表，即上卡爪21和下卡爪22分别与对表块3两面贴实，将数显测量尺2显示的数值归零，然后将下卡爪22的小尺寸测量端26伸入已加工的台阶孔底孔得到台阶孔底孔周围的盲腔壁实际厚度δ1；
44.测量并记录k1～k
39
孔周的盲腔壁实际厚度δ1，计算壁厚平均值再根据台阶孔台阶面至腔体内壁厚度的中值1.25mm计算台阶孔加工深度即为2.5mm。
45.5、将k1～k
39
台阶孔加工深度的值输入数控程序，用程序一次性运行加工台阶孔；
46.6、用如卡板测量、校验台阶孔台阶面至腔体内壁厚度尺寸是否合格。
47.用此方法保证台阶孔台阶面至腔体内壁厚度尺寸解决了每个孔多次下刀多次测量厚度控制难度大，容易超差的问题，加工合格率100％；按该方法加工台阶孔，每件加工时间从原来的48小时减少至16小时，且降低了人工劳动强度，节省了生产成本。