本發(fā)明涉及金屬孔擠壓技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)明涉及一種能夠校核耳片孔擠壓中芯棒垂直度的激光校準(zhǔn)方法。本發(fā)明還涉及一種耳片孔擠壓中芯棒垂直度的激光校準(zhǔn)裝置。

背景技術(shù)：

飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的帶孔零件容易出現(xiàn)疲勞問題，為改善飛機(jī)零件中孔結(jié)構(gòu)的疲勞性能，提高其安全使用壽命，常采用孔擠壓強(qiáng)化、噴丸強(qiáng)化、表面化學(xué)熱處理等工藝。其中，孔擠壓強(qiáng)化工藝因其簡便有效而被廣泛應(yīng)用。

在耳片的孔擠壓強(qiáng)化工藝中，首先將耳片放置于壓力機(jī)下方的夾具上，然后將芯棒插入至耳片孔中，緩慢調(diào)節(jié)壓力機(jī)上橫梁使壓頭和芯棒接觸。接著按一定速度將芯棒壓入，直到芯棒工作段完全通過并脫離孔?？讛D壓工藝中需確保芯棒與被擠壓孔同軸，才能保證芯棒軸線與壓頭底面垂直，獲得較為理想的擠壓強(qiáng)化效果，所以芯棒的垂直度將直接影響孔的質(zhì)量和孔結(jié)構(gòu)的疲勞增壽效益。若芯棒垂直度出現(xiàn)較大偏差，會(huì)導(dǎo)致孔擠壓效果不佳，殘次品率過高。目前采用肉眼觀察與手動(dòng)操作的方法對芯棒垂直度進(jìn)行調(diào)整，該方法效率低、誤差大，并不能確保足夠的精度。

因芯棒通常為標(biāo)準(zhǔn)件，其上表面與自身軸線垂直，另外待強(qiáng)化的帶孔零件在夾具上安裝后，通過調(diào)平工藝能夠保證帶孔零件的孔軸線與壓力機(jī)壓頭底面垂直，所以對芯棒的垂直度檢驗(yàn)可等效為芯棒上表面與壓力機(jī)壓頭底面之間平行程度的檢驗(yàn)，若能確保芯棒上表面與壓力機(jī)壓頭底面平行，則可使芯棒垂直度滿足要求。

現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)明專利cn104880174a中提出的一種激光數(shù)顯式水平測試儀，可實(shí)現(xiàn)被測物的傾斜度測量和數(shù)字化顯示。該裝置在測量平面水平度時(shí)，其基座需靜置于被檢平面上方，然而孔擠壓過程中的芯棒并未固定且芯棒上表面過小，無法實(shí)現(xiàn)水平儀的放置。此外，芯棒與壓力機(jī)壓頭之間的空間有限，這也將為操作帶來不便。

發(fā)明專利cn105598595a中提出的垂直度校核系統(tǒng)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的肉眼觀察和接觸式的測量方法，但是由于該系統(tǒng)中不同測量傳感器測量方向之間的角度限制，該校核系統(tǒng)僅適合于針對較大平面的水平校核，而芯棒上表面面積過小，無法采取該系統(tǒng)的校核方法。

因此，有必要設(shè)計(jì)一種無需接觸被測表面，且可適用于較小平面檢測的微型激光測量儀器，以達(dá)到水平面測定的功能，輔助操作人員對芯棒垂直度進(jìn)行快速校準(zhǔn)與修正。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種基于激光測量的孔擠壓芯棒垂直度校準(zhǔn)方法與裝置，能夠快速、精確地判別芯棒與壓力機(jī)壓頭底面之間的垂直程度。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種基于激光測量的孔擠壓芯棒垂直度校準(zhǔn)方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：設(shè)定基準(zhǔn)面：取壓力機(jī)上橫梁底面為基準(zhǔn)面，通過調(diào)節(jié)壓力機(jī)壓頭安裝機(jī)構(gòu)，使壓力機(jī)壓頭底面平行于基準(zhǔn)面；

步驟2：將裝有第一激光測量傳感器、第二激光測量傳感器和第三激光測量傳感器的安裝環(huán)固定于壓力機(jī)上橫梁底面，且安裝環(huán)套在壓力機(jī)壓頭外側(cè)；并根據(jù)安裝環(huán)的安裝位置，確定三個(gè)激光測量傳感器在測量坐標(biāo)系中垂直于基準(zhǔn)面的坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)；

步驟3：測量數(shù)據(jù)：第一激光測量傳感器測量孔擠壓芯棒端面上的第一測量點(diǎn)距離，第二激光測量傳感器測量孔擠壓芯棒端面上的第二測量點(diǎn)距離，第三激光測量傳感器測量孔擠壓芯棒端面上的第三測量點(diǎn)距離，且三個(gè)測量點(diǎn)在芯棒孔擠壓芯棒端面上不處于同一直線上；

步驟4：根據(jù)步驟3測量的數(shù)據(jù)，以及三個(gè)激光測量傳感器的激光軸與測量坐標(biāo)系中垂直于基準(zhǔn)面的坐標(biāo)軸的偏角，計(jì)算得到三個(gè)測量點(diǎn)在測量坐標(biāo)系中垂直于基準(zhǔn)面的坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)，并依據(jù)計(jì)算得到的坐標(biāo)判斷孔擠壓芯棒端面與基準(zhǔn)面是否平行，若平行，則表示孔擠壓芯棒與壓力機(jī)壓頭底面垂直。

所述一種基于激光測量的孔擠壓芯棒垂直度校準(zhǔn)裝置，其特征在于：包括三個(gè)激光測量傳感器、安裝環(huán)及數(shù)據(jù)處理模塊；第一激光測量傳感器、第二激光測量傳感器和第三激光測量傳感器均勻分布安裝在安裝環(huán)上，安裝環(huán)固定于壓力機(jī)上橫梁底面；數(shù)據(jù)處理模塊接收激光測量傳感器采集的測量點(diǎn)距離信息并計(jì)算。

有益效果

本發(fā)明通過將激光測量傳感器固定在安裝環(huán)上，保證了激光測量傳感器彼此等距且位于同一平面上。利用多個(gè)激光測量傳感器的測量功能，避免了肉眼觀察帶來的誤差，提高了數(shù)據(jù)精度，保證孔擠壓的順利進(jìn)行，降低殘次品率，提高工作效率。該校準(zhǔn)器體積小，可在較小空間內(nèi)使用，并可用于較小平面的水平檢測。通過使用激光測量傳感器可實(shí)現(xiàn)不接觸被測面而得到其水平度信息的功能，從而判斷芯棒與壓力機(jī)壓頭是否垂直。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為孔擠壓芯棒垂直度校準(zhǔn)方法流程圖。

圖2為孔擠壓芯棒垂直度校準(zhǔn)裝置示意圖。

圖中：1-壓力機(jī)上橫梁，2-安裝環(huán)，3-壓力機(jī)壓頭，4-第一激光測量傳感器，5-第二激光測量傳感器，6-第三激光測量傳感器，7-芯棒，8-耳片。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外、術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

參考圖1，為本發(fā)明所提供的一種具體實(shí)施方式流程圖。本實(shí)施例中，芯棒與壓力機(jī)壓頭底面垂直度的校準(zhǔn)主要包括四個(gè)步驟，其中：

步驟1：設(shè)定基準(zhǔn)面：取壓力機(jī)上橫梁底面為基準(zhǔn)面，通過調(diào)節(jié)壓力機(jī)壓頭安裝機(jī)構(gòu)，使壓力機(jī)壓頭底面平行于基準(zhǔn)面；由于芯棒通常為圓柱體，所以芯棒軸線與壓力機(jī)壓頭底面的垂直程度檢驗(yàn)，可等效為芯棒上表面與水平面的平行程度檢驗(yàn)。

步驟2：校準(zhǔn)裝置安裝：將裝有第一激光測量傳感器、第二激光測量傳感器和第三激光測量傳感器的安裝環(huán)固定于壓力機(jī)上橫梁底面，且安裝環(huán)套在壓力機(jī)壓頭外側(cè)，并確保安裝環(huán)的圓心大致位于橫梁底面中心處。設(shè)置安裝環(huán)的位置時(shí)，應(yīng)注意激光測量傳感器發(fā)射出的激光在照射到芯棒上表面的光路中不會(huì)被壓頭阻擋。激光測量傳感器的數(shù)量可根據(jù)具體情況進(jìn)行增減，但都需測量芯棒上表面三個(gè)或以上個(gè)數(shù)的測量點(diǎn)。根據(jù)安裝環(huán)的安裝位置，能夠確定三個(gè)激光測量傳感器在測量坐標(biāo)系中垂直于基準(zhǔn)面的坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)。

步驟3：測量數(shù)據(jù)：啟動(dòng)三個(gè)激光測量傳感器，第一激光測量傳感器測量孔擠壓芯棒端面上的第一測量點(diǎn)距離，第二激光測量傳感器測量孔擠壓芯棒端面上的第二測量點(diǎn)距離，第三激光測量傳感器測量孔擠壓芯棒端面上的第三測量點(diǎn)距離，在芯棒上表面對應(yīng)的三個(gè)測量點(diǎn)的位置選擇無強(qiáng)制要求，但需注意三個(gè)測量點(diǎn)在芯棒孔擠壓芯棒端面上不處于同一直線上。

步驟4：數(shù)據(jù)處理：根據(jù)步驟3測量的數(shù)據(jù)，以及三個(gè)激光測量傳感器的激光軸與測量坐標(biāo)系中垂直于基準(zhǔn)面的坐標(biāo)軸的偏角，計(jì)算得到三個(gè)測量點(diǎn)在測量坐標(biāo)系中垂直于基準(zhǔn)面的坐標(biāo)軸上的坐標(biāo)，并依據(jù)計(jì)算得到的坐標(biāo)，根據(jù)定理“過不在一條直線上的三點(diǎn)，有且只有一個(gè)平面”得到芯棒上表面所處平面信息，判斷孔擠壓芯棒端面與基準(zhǔn)面是否平行，若平行，則表示孔擠壓芯棒與壓力機(jī)壓頭底面垂直。

參考圖2，本發(fā)明還提供了基于激光測量的孔擠壓芯棒垂直度校準(zhǔn)裝置，包括固定在壓力機(jī)上橫梁1底面的安裝環(huán)2，安裝環(huán)2上等距設(shè)有第一激光測量傳感器4、第二激光測量傳感器5和第三激光測量傳感器6。該校準(zhǔn)裝置還包括數(shù)據(jù)處理器，該處理器主要用于接收第一激光測量傳感器4、第二激光測量傳感器5和第三激光測量傳感器6采集到的芯棒7上表面測量點(diǎn)的距離信息，經(jīng)過處理，判斷芯棒7的垂直度。芯棒7已提前豎立插入在耳片8的開孔中。

芯棒垂直度校準(zhǔn)原理如下：將壓力機(jī)上橫梁1底面記為基準(zhǔn)面，且確保壓力機(jī)壓頭3底面與壓力機(jī)上橫梁1底面平行。因此若芯棒7上表面與水平面平行，則芯棒7上表面與壓力機(jī)壓頭3底面也平行。由于芯棒7通常為圓柱體，則可知芯棒7軸線與壓力機(jī)壓頭3底面垂直。由此實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)芯棒垂直度的目的。

設(shè)置安裝環(huán)2的位置時(shí)，應(yīng)注意激光測量傳感器發(fā)射出的激光在照射到芯棒7上表面的光路中不會(huì)被壓力機(jī)壓頭3阻擋。可根據(jù)具體情況增加或減少激光測量傳感器數(shù)量，但都需要得到芯棒7上表面至少三個(gè)不在同一直線上的測量點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)。理論上，該裝置對于被測面的平面水平測量精度應(yīng)小于1°。

校準(zhǔn)具體實(shí)施步驟為：

1.將安裝環(huán)2與壓力機(jī)上橫梁1底面固定，調(diào)整至合適位置；

2.將耳片8置放于壓力機(jī)下方夾具上，使芯棒7下端插入耳片8開孔中，首先使用肉眼觀察，調(diào)整芯棒7與耳片8所在平面大致垂直；

3.啟動(dòng)壓力機(jī)上橫梁1底面上的三個(gè)激光測量傳感器，分別測出芯棒上表面對應(yīng)三個(gè)測量點(diǎn)的距離；

4.數(shù)據(jù)處理器對所得測量點(diǎn)的距離進(jìn)行計(jì)算分析，得出芯棒7上表面所處平面信息，并判斷芯棒7上表面與水平面是否平行；

5.若平行，則知芯棒7與壓力機(jī)壓頭3底面垂直；若不平行，則芯棒7垂直度未達(dá)要求，調(diào)整芯棒7，重復(fù)第3至第5步，直至結(jié)果滿足要求。

6.緩慢調(diào)節(jié)壓力機(jī)上橫梁1使夾具壓頭和芯棒7接觸，進(jìn)行余下孔擠壓操作。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。