стенд для контроля взаимного расположения осей отверстий пространственной конструкции

Формула изобретения

Стенд для контроля взаимного расположения осей отверстий пространственной конструкции, содержащий основание, измерительные приспособления с оправками, предназначенными для установки в контролируемые отверстия, и эталон, отличающийся тем, что за эталон принята математическая модель изделия, полученная при помощи трехмерного моделирования и внесенная в компьютер, основание выполнено в виде плиты с нанесенной на ней координатной сеткой, совпадающей с координатной сеткой математической модели изделия и установленной на сварной раме с возможностью регулирования его положения по высоте, а каждое измерительное приспособление выполнено в виде контролирующего пальца с измерительным наконечником с одной стороны и с двумя кольцевыми проточками и с рукояткой с другой стороны, выполненного в соответствии с диаметром контролируемого отверстия и установленного с возможностью осевого перемещения во втулке с фланцем и измерительной плоскостью на торце, ответной плоскости заходной площадки контролируемого отверстия и выступающей со стороны измерительного наконечника за контур корпуса, причем втулка закреплена в корпусе с помощью крышки, в радиальном отверстии которой установлен подпружиненный шарик с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками пальца в исходном и в рабочем положениях измерительного приспособления, при этом каждое измерительное приспособление размещено на стойке с помощью промежуточного кронштейна и переходной плиты с возможностью регулирования его положения по трем осям координат с помощью пластин-компенсаторов, размеры которых по соответствующим осям дорабатываются в соответствии с положением контролируемой точки на математической модели при настройке стенда, причем при контроле отверстий, расположенных в труднодоступных местах, переходная плита может быть размещена с возможностью поворота в шарнирном корпусе, а стойки установлены на основании в соответствии с координатами мест контроля и конструктивными особенностями контролируемой детали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для контроля диаметра и мест расположения отверстий в сложной пространственной конструкции.

Известно устройство для измерения угла отклонения поверхности от заданной базы, содержащее корпус с опорой и измерительное приспособление (Патент РФ N 2142112, МПК G01В 5/24, 1998 г.). Недостатком данного устройства является невозможность его использования при контроле взаимного расположения отверстий пространственных конструкций.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для контроля взаимного расположения осей отверстий, содержащее основание, оправки, предназначенные для установки в контролируемые отверстия, и эталон (А.с. РФ № 759838, МПК G01В 5/24, 1978 г.).

Это устройство принято за ближайший аналог. Недостатком его является низкая точность и сложность измерений, обусловленная пересчетом разницы показаний, а также невозможность одновременного контроля расположения осей нескольких отверстий, диаметров отверстий пространственных конструкций, где базовые поверхности для контроля отверстий расположены под разными углами к основанию приспособления.

Изобретение направлено на повышение производительности контроля за счет одновременной комплексной оценки взаимного расположения всех контролируемых отверстий, а также повышение точности контроля за счет настройки стенда с помощью математической модели изделия, введенной в компьютер.

Для решения поставленной задачи в устройстве для контроля взаимного расположения осей отверстий, содержащем основание, измерительное приспособление с оправкой, предназначенной для установки в контролируемое отверстие, эталон, за эталон принята математическая модель изделия, полученная при помощи трехмерного моделирования и внесенная в компьютер, основание стенда выполнено в виде плиты с нанесенной на ней координатной сеткой, совпадавшей с координатной сеткой математической модели изделия, и установлено на сварной раме с возможностью регулирования его положения по высоте, а каждое измерительное приспособление выполнено в виде контролирующего пальца с измерительным наконечником с одной стороны и с двумя кольцевыми проточками и с рукояткой с другой стороны, выполненного в соответствии с диаметром контролируемого отверстия и установленного с возможностью осевого перемещения во втулке с фланцем и измерительной плоскостью на торце, ответной плоскости заходной площадки контролируемого отверстия и выступавшей со стороны измерительного наконечника за контур корпуса. Втулка закреплена в корпусе с помощью крышки, в радиальном отверстии которой установлен подпружиненный шарик с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками пальца в исходном и в рабочем положениях измерительного приспособления, причем каждое измерительное приспособление размещено на стойке с помощью промежуточного кронштейна и переходной плиты с возможностью регулирования его положения по трем осям координат с помощью пластин-компенсаторов, размеры которых по соответствующим осям дорабатываются в соответствии с положением контролируемой точки на математической модели при настройке стенда, а при контроле отверстий, расположенных в труднодоступных местах, переходная плита может быть размещена с возможностью поворота в шарнирном корпусе, а стойки установлены на основании в соответствии с координатами мест контроля и конструктивными особенностями контролируемой детали.

На фиг.1 изображен общий вид стенда.

На фиг.2 - вид А на фиг.1.

На фиг.3 - вид Б на фиг.1 (общий вид одного из измерительных узлов).

На фиг.4 - местный вид В на фиг.3 (разрез по оси измерительного приспособления).

Стенд для контроля взаимного расположения осей отверстий содержит основание, выполненное в виде плиты 1, установленной на сварной раме 2 с возможностью выставки по высоте посредством винтов 3. На плите нанесена координатная сетка 4, совпадающая с координатной сеткой математической модели изделия, полученной при помощи трехмерного моделирования и внесенной в компьютер, причем за абсолютную систему принята система координат, плоскость ХОУ которой совпадает с плоскостью плиты 1, а координата Z направлена перпендикулярно плоскости плиты: +Z - вверх, -Z - вниз. Измерительные приспособления с оправками, предназначенными для введения в контролируемые отверстия 5, установлены на плите 1 в соответствии с координатами мест контроля и конструктивными особенностями контролируемой детали.

Каждое измерительное приспособление 6 выполнено в виде контролирующего пальца 7 с измерительным наконечником 8 с одной стороны и с двумя кольцевыми проточками 9 и с рукояткой 10 с другой стороны. Измерительный наконечник 8 пальца 7 выполнен с диаметром, выбранным в соответствии с диаметром контролируемого отверстия 5, и установлен с возможностью осевого перемещения во втулке 11 с фланцем 12 и измерительной плоскостью 13 на торце, ответной плоскости заходной площадки 14 контролируемого отверстия 5 и выступающей со стороны измерительного наконечника 8 за контур корпуса 15 измерительного приспособления. Втулка 11 закреплена в корпусе 15 с помощью крышки 16, в радиальном отверстии 17 которой установлен подпружиненный шарик 18 с возможностью взаимодействия с кольцевыми проточками 9 пальца 7 в исходном и в рабочем положениях измерительного приспособления. Каждое измерительное приспособление размещено на стойке 19 с помощью промежуточного кронштейна 20 и переходной плиты 21 с возможностью регулирования его положения по трем осям координат с помощью пластин-компенсаторов 22 (фиг.3): по оси OZ - 22(Z), по осям ОХ или OY - 22 (X/Y), размеры которых по соответствующим осям OX, OY и OZ дорабатываются в соответствии с положением контролируемой точки на математической модели при настройке стенда.

Кронштейн 20 и пластины-компенсаторы 22 универсальны для любого измерительного приспособления, стойки 19 унифицированные и отличаются по высоте с градацией через 5 мм. Переходная плита 21 для каждого контролируемого отверстия 5 изготавливается отдельно в соответствии с наклоном заходной площадки контролируемого отверстия к плоскости стола 1. Втулки 11 также унифицированы и отличаются по длине на 0,3-0,5 мм и разбиты на группы: короткая группа, средняя группа и длинная группа для каждого конкретного случая в зависимости от расположения контролируемого отверстия: если отверстие расположено в глубине конструкции, используются длинные втулки, если на поверхности - короткие. Измерительные наконечники изготавливаются с диаметром, меньшим диаметров контролируемых отверстий, при этом величина зазора между каждым конкретным наконечником 8 и стенкой контролируемого отверстия 5 рассчитывается в зависимости от допуска на изготовление контролируемого отверстия и точностью изготовления самого стенда.

Пальцы 7 выполнены съемными и могут быть заменены на пальцы с другими диаметрами или другой длины в зависимости от типоразмеров контролируемого отверстия.

При контроле отверстий, расположенных в труднодоступных местах, переходная плита 21 может быть размещена с возможностью поворота в унифицированном корпусе 23 с присоединительными отверстиями, который устанавливают между переходной плитой 21 и кронштейном 20.

Для установки пространственной конструкции стенд выполнен с ложементами 24 и фиксаторами 25.

Перед началом работы стенд настраивают при помощи контрольно-измерительной машины или универсальным измерительным инструментом (на чертежах не показаны) по координатам математической модели, что сводится к совмещению осей измерительных наконечников 8 пальцев 7 и торцевой измерительной плоскости 13 каждой втулки 11 с соответствующими осями контролируемых отверстий 5 и плоскостями на математической модели, для чего определяет положение осей измерительных наконечников 8 пальцев 7 и торцевой плоскости каждой втулки 11 в пространстве и сравнивают с требуемыми положениями их на стенде и путем доработки толщин пластин-компенсаторов 22(Х), 22(Y) и 22(Z) выставляют измерительные приспособления по осям X, Y, Z с требуемой точностью. Для этого стенд в сборе устанавливают на стол контрольно-измерительной машины (на чертежах не показана), щупом контрольно-измерительной машины касаются торцевой плоскости 13 втулки 11 в трех точках, определяют наклон плоскости 13 и ее положение в пространстве, сравнивают положение плоскости 13 торца втулки 11 в пространстве с положением этой же плоскости на математической модели, введенной в компьютер контрольно-измерительной мамины. Затем щупом контрольно-измерительной машины касаются измерительного наконечника 8 пальца 7 в двух точках, и зная его диаметр, определяют положение оси измерительного наконечника 8 в пространстве и координаты X, Y и Z точки М пересечения торцевой плоскости 13 втулки 11 с осью измерительного наконечника 8 (пальца 7), что является материализацией соответствующей точки математической модели.

Таким образом производится наладка измерительных приспособлений всех мест контроля, после чего стенд готов к работе.

Работа устройства описана на примере контроля взаимного расположения и допустимого диаметра отверстий поперечины панели приборов автомобиля 2118 "Калина".

Перед проверкой поперечину панели приборов устанавливают на стенд в ложементы 24 и фиксируют по базовым отверстиям пальцами фиксаторов 25. При этом измерительные приспособления 6 становятся коаксиально контролируемым отверстиям 5, при этом между поверхностями 13 и 14 образуется зазор L (расчетная величина - в зависимости от допуска изготовления поперечины панели приборов и точности изготовления самого стенда) в соответствии с толщиной пластин-компенсаторов 22(L). Затем с помощью рукояток 10 измерительные наконечники 8 пальцев 7 вводятся в контролируемые отверстия 5. При попадании измерительных наконечников 8 всех измерительных приспособлений в контролируемые отверстия 5 поперечины панели приборов и если зазоры L не превышают допускаемых (проверяют с помощью щупов наибольшей и наименьшей допускаемой толщины), поперечина приборов признается годной.

Если измерительный наконечник 8 какого-либо приспособления не войдет в контролируемое отверстие поперечины приборов из-за несоответствия их осей или диаметров или величина зазора L превышает или меньше допускаемого для L значения, то поперечина приборов отбраковывается.

При контроле отверстий, расположенных в труднодоступных местах, измерительное приспособление 6 подводится к контролируемым отверстиям 5 и фиксируется. Затем производится оценка правильности расположения отверстий измерением расстояний между плоскостями 13 и 14 с помощью специальных щупов 26. После этого рукоятками 10 измерительные наконечники 8 пальцев 7 вводятся в контролируемые отверстия 5.

По зазору между измерительными наконечниками 8 пальцев 7 и поверхностью контролируемых отверстий 5 определяют правильность расположения осей контролируемых отверстий 5 пространственной конструкции и взаимного расположения их между собой путем одновременного определения правильного расположения осей контролируемых отверстий на всей пространственной конструкции с помощью стенда.