一种形位误差检测平台论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种形位误差检测平台，包括工作台、夹具总成和测量总成；其特征在于：夹具总成，安装在工作台台面中央，用以夹紧待测工件和驱动待测工件按规律旋转；测量总成，设置在台面的一侧，其包括有测量采集数据用的传感器和三轴运动平台，由三轴运动平台驱动所述传感器进退、上下和左右移位。本实用新型传感器采用三轴运动平台驱动，实现进退、上下和左右移位功能，配合夹具总成，可满足待测工件线和面各参数的检测，解决人工检测效率低、误差大的缺陷，配合后台计算机程序，即可自动完成数据采集、处理和生成任务。

主设计要求

1.一种形位误差检测平台，包括工作台、夹具总成和测量总成；其特征在于：夹具总成，安装在工作台台面中央，用以夹紧待测工件和驱动待测工件按规律旋转；测量总成，设置在台面的一侧，其包括有测量采集数据用的传感器和三轴运动平台，由三轴运动平台驱动所述传感器进退、上下和左右移位。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种形位误差检测平台，其特征在于：三轴运动平台包括X向直线模组、Y向直线模组和Z向直线模组；所述Z向直线模组设置在X向直线模组的X滑块上，所述Y向直线模组设置在Z向直线模组的Z滑块上，传感器设置在所述Y向直线模组的Y滑块上。

3.根据权利要求1所述的一种形位误差检测平台，其特征在于：夹具总成包括鸡心夹头、拨盘、工件电机、下顶尖和上顶尖；所述工件电机安装在台面下侧，通过同步带或链条传动给设置在台面中央的拨盘，由拨盘驱动鸡心夹头和待测工件旋转；所述下顶尖固定在台面上并处于拨盘中心，用来支撑待测工件的底部；所述上顶尖设置在升降架上，由升降架带动做升降运动，与下顶尖配合构成夹持状态；所述上顶尖和下顶尖为同轴度设置，构成待测工件旋转轴。

4.根据权利要求3所述的一种形位误差检测平台，其特征在于：升降架包括X向直线模组和Z向直线模组；所述Z向直线模组设置在X向直线模组的X滑块上；上顶尖固定在一横梁中央，该横梁两端锁固在所述Z向直线模组的Z滑块上，由Z向直线模组驱动升降、由X向直线模组驱动进退。

5.根据权利要求3所述的一种形位误差检测平台，其特征在于：鸡心夹头包括鸡心圈和穿入鸡心圈的抵触螺栓，该鸡心圈向外延伸有拨柄；拨盘边沿朝上设置有一拨杆，该拨杆旋转能触及所述拨柄，并带动鸡心夹头旋转。

设计说明书

技术领域：

本实用新型属于机械检测领域，特别涉及一种形位误差检测平台，尤其可检测直线度、平面度、圆度等。

背景技术：

目前，零件的形位误差对机械产品的质量有很大的影响，不仅影响产品的工作精度，还影响密封性、运动平稳性、可装配性、使用寿命等。因此准确测得和评定零件的形位误差一直是国内外普遍关注的问题。传统方法一般采用人工采点法数据采集，手工绘图等近似方法进行数据处理，过程冗杂、效率低、精度低，已经无法满足对形位误差检测的精度和效率要求。三坐标测量机虽然效率高，但价格昂贵，并且其评定方法难以满足国家标准规定的定义。

如专利申请号201721223442.8，公开一种汽车轮毂圆度检测装置，包括工作台、轮毂总成、测量总成和标记机构；其中：轮毂总成，安装在工作台台面中央，用以夹紧轮毂和驱动轮毂旋转；两台测量总成分布在轮毂总成径向对称位置的台面上；标记机构设置在轮毂总成外沿的台面上，位置与测量总成位置相当。该专利主要针对圆度的检测，并实现自动标记，解决人工检测效率和误差。但缺少对直线度和平面度等检测的手段，适应面较窄。

如何提供一种能检测线、面和圆的平台，即成为本实用新型研究的对象。

发明内容：

本实用新型的目的是设计一种传感器由三轴驱动，能对静止或旋转待测工件进行检测的形位误差检测平台。

本实用新型技术方案是这样实现的：

一种形位误差检测平台，包括工作台、夹具总成和测量总成；其特征在于：夹具总成，安装在工作台台面中央，用以夹紧待测工件和驱动待测工件按规律旋转；测量总成，设置在台面的一侧，其包括有测量采集数据用的传感器和三轴运动平台，由三轴运动平台驱动所述传感器进退、上下和左右移位。

所述三轴运动平台包括X向直线模组、Y向直线模组和Z向直线模组；所述Z向直线模组设置在X向直线模组的X滑块上，所述Y向直线模组设置在Z向直线模组的Z滑块上，传感器设置在所述Y向直线模组的Y滑块上。

所述夹具总成包括鸡心夹头、拨盘、工件电机、下顶尖和上顶尖；所述工件电机安装在台面下侧，通过同步带或链条传动给设置在台面中央的拨盘，由拨盘驱动鸡心夹头和待测工件旋转；所述下顶尖固定在台面上并处于拨盘中心，用来支撑待测工件的底部；所述上顶尖设置在升降架上，由升降架带动做升降运动，与下顶尖配合构成夹持状态；所述上顶尖和下顶尖为同轴度设置，构成待测工件旋转轴。

所述升降架包括X向直线模组和Z向直线模组；所述Z向直线模组设置在X向直线模组的X滑块上；上顶尖固定在一横梁中央，该横梁两端锁固在所述Z向直线模组的Z滑块上，由Z向直线模组驱动升降、由X向直线模组驱动进退。

所述鸡心夹头包括鸡心圈和穿入鸡心圈的抵触螺栓，该鸡心圈向外延伸有拨柄；拨盘边沿朝上设置有一拨杆，该拨杆旋转能触及所述拨柄，并带动鸡心夹头旋转。

本实用新型传感器采用三轴运动平台驱动，实现进退、上下和左右移位功能，配合夹具总成，可满足待测工件线和面各参数的检测，解决人工检测效率低、误差大的缺陷，配合后台计算机程序，即可自动完成数据采集、处理和生成任务。

附图说明：

下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：

图1为形位误差检测平台示意图

图2为形位误差检测平台夹持状态示意图

图3为图2中A局部放大示意图

图4为图2正面示意图

其中

1—工作台 11—台面 2—传感器 3—X向直线模组

31—X向导轨 32—X向电机 33—X向导轴 34—X滑块

4—Y向直线模组 41—Y向导轨 42—Y向电机 44—Y滑块

5—Z向直线模组 51—Z向导轨 52—Z向电机 53—Z向导轴

54—Z滑块 6—鸡心夹头 61—鸡心圈 62—抵触螺栓

63—拨柄 7—拨盘 71—工件电机 72—同步带

73—拨杆 8—下顶尖 81—上顶尖 82—升降架

821—横梁 9—待测工件

具体实施方式：

参照图1至图4，形位误差检测平台，包括工作台1、夹具总成和测量总成；其中：测量总成，包括有测量采集数据用的传感器2和三轴运动平台，由三轴运动平台驱动所述传感器2进退、上下和左右移位。

所述三轴运动平台，包括X向直线模组3、Y向直线模组4和Z向直线模组5；下面叙述中直线模组以丝杆型为例，其中：

X向直线模组3，包括设置在台面上的一对X向导轨31、X向电机32、X向导轴33和X向丝杆，由X向电机32通过X向导轴33同步驱动设置在导轨腔中的X向丝杆旋转，与X丝杆配合的螺母锁固在X滑块34上；也即X向电机32驱动X滑块34沿导轨滑动，实现进退动作。

Z向直线模组5，包括设置在X滑块34上的Z向导轨51、Z向电机52、Z向导轴53和Z向丝杆，由Z向电机52通过Z向导轴53同步驱动设置在导轨腔中的Z向丝杆旋转，与Z向丝杆配合的螺母锁固在Z滑块54上；

Y向直线模组4，包括设置在Z滑块54上的Y向导轨41、Y向电机42和Y向丝杆，由Y向电机42驱动设置在导轨腔中的Y向丝杆旋转，与Y向丝杆配合的螺母锁固在Y滑块44上；传感器2设置在所述Y滑块44上。

夹具总成，包括鸡心夹头6、拨盘7、工件电机71、下顶尖8和上顶尖81；工件电机71安装在台面11下侧，通过同步带72传动给设置在台面中央的拨盘7，由拨盘驱动鸡心夹头6和待测工件9旋转；更具体地说，鸡心夹头6包括鸡心圈61和穿入鸡心圈的抵触螺栓62，该鸡心圈61向外延伸有拨柄63；拨盘7边沿朝上设置有一拨杆73，该拨杆73旋转能触及所述拨柄63，并带动鸡心夹头6旋转。也就是说，鸡心夹头6的设置是为了夹持圆柱形工件，以便能被拨盘7驱动旋转。

下顶尖8固定在台面11上并处于拨盘7中心，用来支撑待测工件9的底部；上顶尖81设置在升降架82上，由升降架82带动做升降运动，与下顶尖8配合构成夹持状态；上顶尖81和下顶尖8为同轴度设置，构成待测工件9旋转轴。

上述的升降架82采用与驱动传感器2的三轴运动平台一样结构，使得上顶尖81不但可升降外，还具有进退和左右调节能力。本图例省略Y向直线模组，将上顶尖81直接锁固在横梁821中央，无需左右调节，而提供进退功能，避让出台面11空间，以满足体积较大的箱形工件的检测。具体结构如下：由于直线模组相同，故同作标方向编号一样。

升降架82，同样包括X向直线模组3和Z向直线模组5；X向直线模组3包括设置在台面上的一对X向导轨31、X向电机32、X向导轴33和X向丝杆，由X向电机32通过X向导轴33同步驱动设置在导轨腔中的X向丝杆旋转，与X丝杆配合的螺母锁固在X滑块34上；Z向直线模组5包括设置在X滑块34上的Z向导轨51、Z向电机52、Z向导轴53和Z向丝杆，由Z向电机52通过Z向导轴53同步驱动设置在导轨腔中的Z向丝杆旋转，与Z向丝杆配合的螺母锁固在Z滑块54上；上顶尖81固定在一横梁821中央，该横梁821两端锁固在Z滑块54上，由Z向直线模组5驱动升降、由X向直线模组3驱动进退，调节与下顶尖8同轴度，并夹持待测工件9。

除此之外，升降架82也可以只设置一Z向直线模组5，包括一根Z向导轨51、Z向电机52和Z向丝杆；所述Z向导轨51垂直锁固在台面11的一侧，上顶尖81通过一长悬臂锁固在Z滑块54上，直接由Z向电机52驱动升降，设计时增加悬臂的刚性强度，以保证上顶尖81与下顶尖8的同轴度。

本实例中，夹具总成，安装在工作台台面11中央，用以夹紧待测工件9和驱动待测工件按规律旋转；而测量总成设置在台面11一侧，驱动上顶尖的升降架82设置在台面另一侧，形成左右分立，从而避让出台面11中部空间，以供待测工件9进出。本结构中，夹具总成专为圆柱类工件和轴类工件等回转体工件的检测，而检测箱类或面工件时，直接将工件放置在台面11上即可。

本实用新型涉及到的三轴运动平台以直线模组搭建而成，直线模组均来自公开销售的成品模组，上述仅以丝杆型为例，同步带型直线模组同样适用，其滑块为锁固在同步带上，由电机通过同步带驱动滑块往复直线运动；直线模组与外围关联密切的器件为滑块。

检测原理和方法如下：

传感器采集的数据，由后台计算机中MATLAB数学软件进行数据分析处理，实现形位误差常用项目如轴类待测工件9的直线度、圆度、同轴度、圆跳动、全跳动、面对线垂直度；箱体类待测工件9的直线度、平面度、线对线平行度、线对线垂直度、面对面垂直度、面对面平行度的自动化检测和评定；并根据最小条件法建立相应数学模型，编制数据处理程序，实现测量数据可视化。

直线度(空间任意方向)：首先在轴类待测工件9一端套入鸡心夹头6，并旋紧抵触螺栓62夹固，通过移动上顶尖81对待测工件9进行轴向定位，以保证待测工件9相对于工作台1的垂直度。当要测量(Z)轴方向的直线度时，由Z向电机52带动传感器2在(Z)轴方向上下运动，由此可测得一系列数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测待测工件9的在(Z)轴方向的直线度；当要测量(X)轴方向的直线度时，应转动传感器2至竖直(Z轴)方向(传感器常态为X轴方向)，X向电机32带动传感器2在(X)轴方向进退运动，由此可测得一系列数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测待测工件9的在(X)轴方向的直线度。

轴类

圆度:对于轴类待测工件9，首先将待测工件9固定在鸡心夹头上，通过移动上顶尖对待测工件9进行轴向定位，以保证待测工件9相对于工作台1的垂直度，工件电机71通过同步带72或链条带动待测工件沿(Z)轴方向转动，传感器可测量出在测量截面一周的数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测轴类待测工件9的圆度。

圆柱度：首先将轴类待测工件9通过鸡心夹头固定，通过移动上顶尖对待测工件9进行轴向定位，以保证待测工件9相对于工作台1的垂直度，将被测轴类工件沿垂直轴线分成数个等距截

面，工件电机71通过同步带带动待测工件沿(Z)轴方向进行转动，同时传感器2通过Z向电机52的带动在(Z)轴方向进行等距运动，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测轴类待测工件9的面数据。

同轴度：采用公共轴线法，公轴线的测量方式同直线度(空间任意方向)。然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度，系统即取其最大值作为该待测工件9的同轴度。

圆跳动：采用公共轴线法，公轴线的测量方式同直线度(空间任意方向)。然后将传感器通过Z向电机52带动下运动到测量截面，工件电机71通过同步带72带动工件沿(Z)轴方向进行转动，通过传感器测量出在该截面一周的数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测轴类待测工件9的跳动度。

全跳动：采用公共轴线法，公轴线的测量方式同直线度(空间任意方向)。然后工件电机71和Z向电机52同时开始工作，即保证工件在(Z)轴的旋转运动和传感器在(Z)轴的直线运动同时进行，即可形成被测要素沿基准轴线连续旋转的运动，由此可测得一系列数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测轴类待测工件9的跳动度。

面对线垂直度：采用公共轴线法，公轴线的测量方式同直线度(空间任意方向)。然后转动传感器至竖直(Z轴)方向(传感器常态为X轴方向)，工件电机71带动待测工件沿(Z)轴进行连续转动，传感器从工件外圈网中心移动，待测工件每转一圈，传感器往中心移动一定距离，由此可测得一系列数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测轴类待测工件9的面对线垂直度。

线对面垂直度：测量方法同上，将被测要素与基准互换，并用测量面对线垂直度的方法进行测量，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测轴类待测工件9的线对面垂直度。

箱体类

直线度：首先将鸡心夹头拆卸掉，并将箱体类待测工件9置于台面11上，当测量法线为(Z)轴的平面时，X向电机32带动传感器在(X)轴方向进行移动，由此可测得一系列数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测待测工件9的在(X)轴方向的直线度；当要测量(Z)轴方向的直线度时，应转动传感器至竖直(X轴)方向(传感器常态为X轴方向)，Z向电机52带动传感器在(Z)轴方向进行运动，由此可测得一系列数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测待测工件9的在(Z)轴方向的直线度。

平面度：首先将鸡心夹头拆卸掉，并将箱体类待测工件9置于台面11上。当测量法线为(Z)轴的平面时，X电机32带动传感器在(X)轴方向进行移动，测得被测平面在(X)轴方向的数据后，Y向电机42带动传感器在(Y)轴方向进行移动，即可测得被测平面在(Y)轴方向的数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测待测工件9被测平面的平面度；当测量法线为(X)轴的平面时，Z向电机52带动传感器在(Z)轴方向进行移动，测得被测平面在(Z)轴方向的数据后，Y向电机42带动传感器在(Y)轴方向进行移动，即可测得被测平面在(Y)轴方向的数据，系统即可获得相应数据并通过相应公式得到所测待测工件9被测平面的平面度。

以此类推，可检测线对线平行度、线对线垂直度、面对面平行度、面对面垂直度。

设计图

一种形位误差检测平台论文和设计

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主设计要求

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设计说明书

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