【摘要】本文所述的不規(guī)則曲面殼體外表面檢測技術是對應目前不規(guī)則曲面殼體零件加工過程中的技術缺陷而設計的一種外表面檢測技術。該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測裝置由底板、頂板、滑板、檢測氣缸、檢測機構(gòu)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及工控PC組成。通過該技術不僅能一次性完成整個檢測，同時還能達到提高效率，節(jié)約成本的目的。

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【關鍵詞】不規(guī)則；殼體；外表面；檢測技術

1不規(guī)則曲面殼體外表面檢測研制背景

目前鑄件企業(yè)在加工不規(guī)則曲面殼體時，對于批量生產(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，抽檢時也只能對其不規(guī)則曲面上的一些重要參數(shù)進行檢測，不能對不規(guī)則曲面殼體做到精確檢測。目前檢測不規(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測量儀進行檢測；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行檢測。無論采用哪種檢測方法，都是通過一個點一個點的進行檢測，檢測效率較低，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，不適合大批量生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)的需要。另外，三坐標測量儀價格昂貴，專門量具的制作也需要花費較大資金。目前所用檢測技術存在技術缺陷，而且效率低、成本高。因此急需一種可以實現(xiàn)對批量不規(guī)則曲面殼體外表面連續(xù)檢測的技術。

2不規(guī)則曲面殼體外表面檢測技術的研制

2.1技術概述

不規(guī)則曲面殼體外表面檢測技術所要解決的核心問題就是針對不規(guī)則曲面殼體外表面檢測技術面臨的技術缺陷，研制一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、效率高且造價成本低，并且既能滿足批量連續(xù)，又能一次性完成整個不規(guī)則曲面殼體外表面檢測的裝置。不規(guī)則曲面殼體外表面檢測裝置主要由底板、頂板、滑板、檢測氣缸、檢測機構(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裝置的最底端，板面上有導向垂直的四根導向柱；頂板固定于導向柱的頂端，頂板上配有升降開關，用來控制頂桿上下移動；滑板套接在四根導向柱上且能沿導向柱上下滑動，同時滑板和頂板均與底板平行；檢測氣缸固定于頂板上，氣缸上設有頂桿，頂桿的底端與滑板固定相連；若干個高度檢測機構(gòu)設置于滑板之上；模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及工控PC與主機之間通過數(shù)據(jù)接口相連，每個高度檢測機構(gòu)均連接一組信號線，每組信號數(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裝置上的高度檢測機構(gòu)又包括調(diào)節(jié)螺栓、滑套、上滑塊、下滑塊、壓力檢測彈簧、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；下滑塊也置于上滑塊下方的滑套內(nèi)，同時也在滑套的高度方向自由滑動；壓力檢測彈簧，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，壓力傳感器上設有一組信號線，該組信號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，這樣即可實現(xiàn)全過程的不規(guī)則曲面殼體外表面檢測。

2.2技術原理

選取一個不規(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裝置底板上，并將曲面殼體進行定位；然后確定曲面殼體的檢測點，根據(jù)檢測點的位置確定高度檢測機構(gòu)的位置和數(shù)量，使高度檢測機構(gòu)與檢測點的數(shù)量相等并一一對應，這時高度檢測機構(gòu)位于曲面殼體的檢測點的正上方；再確定檢測氣缸頂桿的行程，確保頂桿移動至最下方的時候，滑板上的每個滑桿均壓緊于檢測點上，且每個滑桿對曲面殼體的壓力適中。由于每個滑桿均擠壓于相對應的檢測點上，因此滑桿會給下滑塊一個向上的壓力。該壓力經(jīng)過壓力檢測彈簧和上滑塊的傳遞后，最終傳遞到該檢測點所對應的高度檢測機構(gòu)中的壓力傳感器上。該壓力傳感器會產(chǎn)生一個電流信號，通過信號線傳遞給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，從而得到一個數(shù)字信號。該數(shù)字信號的數(shù)值與該檢測點的高度相對應。同理，其他檢測點的高度也會對應有一個數(shù)字信號。也就是說，曲面殼體上的每個檢測點均會對應有一個相應的數(shù)字信號，每個檢測點所對應的數(shù)字信號的數(shù)值即為該檢測點高度的標準值。每個檢測點的標準值確定之后，根據(jù)每個檢測點的誤差范圍即可通過實驗的方式確定每個檢測點所對應的數(shù)字信號的數(shù)值范圍，該數(shù)值范圍即為標準數(shù)值范圍。之后，將該標準數(shù)值范圍記錄于工控PC的主機中，作為曲面殼體的數(shù)據(jù)庫。將不規(guī)則曲面殼體置于不規(guī)則曲面殼體外表面檢測裝置底板上后按下升降開關，啟動檢測氣缸，使頂桿下移。頂桿在下移的過程中會帶動滑板和高度檢測機構(gòu)下移，當頂桿移動至最下方的時候，每個高度檢測機構(gòu)上的滑桿均壓緊于待檢測曲面殼體上的檢測點上。此時，每個高度檢測機構(gòu)中的壓力傳感器均會產(chǎn)生一個電流信號，相應的每個電路信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生一個數(shù)字信號。工控PC的主機則會將每個數(shù)字信號與數(shù)據(jù)庫中的標準數(shù)值范圍比對，若所有的數(shù)字信號的數(shù)值均沒有超出標準數(shù)值范圍，則該待檢測的不規(guī)則曲面殼體為合格品，若有一個檢測點或多個檢測點的數(shù)字信號的數(shù)值超出了標準數(shù)值范圍，則該待檢測的不規(guī)則曲面殼體為不合格產(chǎn)品。為了便于操作人員確認合格品和非合格品，整個比對過程可以在工控PC的顯示器上顯示出來，比對之后的產(chǎn)品是否為合格品也可以在顯示器上顯示出來，達到清晰直觀的目的，有利于提高批量檢測的效率和水平。

2.3實施方式

該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測技術所用的裝置以底板為基礎構(gòu)件，其他構(gòu)件直接或間接的設于底板上。底板上固定的四根導向柱垂直于底板，導向柱的頂端固定有一塊頂板，導向柱上套接有一塊滑板，滑板和頂板均與底板平行。當滑板受到外力驅(qū)動的時候，能沿導向柱上下自由滑動。頂板上固定有一個檢測氣缸，檢測氣缸上設有頂桿，頂桿的底端與滑板固定相連，啟動檢測氣缸頂桿就會上下滑動，頂桿上下滑動的時候則會帶動滑板沿導向柱上下滑動。為了對檢測氣缸進行升降控制，頂板上還固定一個升降開關。操作人員通過對升降開關的操作即可實現(xiàn)對檢測氣缸的操控。滑板上固定有若干個高度檢測機構(gòu)，高度檢測機構(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，擰動調(diào)節(jié)螺栓轉(zhuǎn)動即可改變調(diào)節(jié)螺栓的高度，進而改變整個高度檢測機構(gòu)的高度，從而實現(xiàn)對高度檢測機構(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。上滑塊和下滑塊之間設有一根壓力檢測彈簧，壓力檢測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。當滑板在檢測氣缸頂桿的帶動下發(fā)生下移時，滑桿的底端就會與曲面殼體的外表面相接觸。在接觸的過程中，壓力檢測彈簧會受到擠壓，而受到擠壓之后的壓力檢測彈簧在其彈力的作用下，就會驅(qū)動上滑塊對壓力傳感器進行擠壓，受到擠壓之后的壓力傳感器就會根據(jù)受到的壓力大小而產(chǎn)生一個電流信號。為了將壓力傳感器受到擠壓之后的電流信號傳遞出去，壓力傳感器上設有一組信號線。該組信號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)接口與主機相連。通過上述步驟即可完成對不規(guī)則曲面殼體外表面的檢測。該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測裝置的每個調(diào)節(jié)螺栓上均設有兩個鎖緊螺母。兩個鎖緊螺母分別設于滑板上方和下方，因此，松開兩個鎖緊螺母就能對調(diào)節(jié)螺栓在高度上進行微調(diào)，有利于定期對本檢測裝置進行校核。微調(diào)完成后再次將兩個鎖緊螺母擰緊即可。滑桿的底端均設有一個尖錐，因而能有效降低滑桿與檢測點的接觸面積，從而獲得更加精確的檢測數(shù)值。滑套的底端設有一塊環(huán)形擋塊，能避免滑桿從滑套中脫出。檢測裝置的底板上均布有三個以上用于給曲面殼體進行定位的定位銷，可以便于對待檢測的曲面殼體實現(xiàn)快速定位。

3不規(guī)則曲面殼體外表面檢測技術的價值和應用

該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測裝置能改變目前鑄件企業(yè)普遍采用三坐標測量儀進行檢測，或采用普通的卡尺、千分尺配合一些專門的量具進行檢測的技術缺陷，并且該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測裝置的制造結(jié)構(gòu)簡單，操作起來極為方便，能一次性的完成曲面上多個點的測量工作，并將多個點的測量數(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出來。不僅檢測速度快，能適應大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)的檢測需求，同時該不規(guī)則曲面殼體外表面檢測技術具有良好的調(diào)節(jié)功能，在實際檢測的過程中還可以對高度檢測機構(gòu)的位置進行微調(diào)，有利于定期對本檢測裝置進行校核，從而獲得更加精確的檢測數(shù)值，同時達到提高檢測準確率和工作效率，節(jié)約成本的目的。

作者:張傳遠 劉野 蘇雪蓮 王芳 單位:山東省陽信縣商店鎮(zhèn)人民政府 山東省濱州市特種設備檢驗研究院 山東省濱州市檢驗檢測中心