專利名稱：導(dǎo)彈天線罩幾何精度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于導(dǎo)彈天線罩幾何精度測量裝置領(lǐng)域。
在高空導(dǎo)彈領(lǐng)域，已廣泛采用主動式制導(dǎo)技術(shù)，在主動式制導(dǎo)技術(shù)中，安裝在導(dǎo)彈頭部的主動導(dǎo)引頭起瞄準(zhǔn)定位，適時(shí)捕捉目標(biāo)信息的作用。它發(fā)射電磁波并接收來自目標(biāo)的回波，使導(dǎo)彈控制系統(tǒng)適時(shí)調(diào)整飛行方向和速度。導(dǎo)彈在高速飛行中承受巨大的氣流沖擊和氣流動載荷作用，激烈的摩擦將產(chǎn)生高溫高熱。由石英、陶瓷等脆硬性材料制成的天線罩罩于導(dǎo)彈導(dǎo)引頭上，起著隔熱保護(hù)作用。目標(biāo)的回波透過天線罩后被導(dǎo)引頭傳感器接收而成為導(dǎo)彈制導(dǎo)分析判斷的原始數(shù)據(jù)。因此，天線罩的制造精度直接影響到導(dǎo)彈的瞄準(zhǔn)精度和使用性能。
天線罩外廓形為三維高次冪曲面形狀簿壁零件，孔深徑小，加工中精確測量十分困難。能否精確地制造出設(shè)計(jì)給定的天線罩幾何尺寸形狀，就成為導(dǎo)彈研制中的關(guān)鍵技術(shù)。天線罩幾何精度測量包括外廓形形位精度、圓跳動、壁厚和端面跳動?，F(xiàn)有技術(shù)中這些測量通常是分別進(jìn)行的，其中復(fù)雜外廓形形位精度測量常用三坐標(biāo)測量儀測量，操作麻煩，效率不高，成本較高。壁厚測量也可以采用三坐標(biāo)測量儀，測出內(nèi)廓形尺寸，經(jīng)過與外廓形比較計(jì)算間接得到壁厚尺寸。這種方法測量需多次安裝，中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多，測量結(jié)果精度很低，難以實(shí)用。所以通常的作法是人工用卡鉗對天線罩局部壁厚取點(diǎn)抽樣測量，其結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映出真實(shí)壁厚，因而不能保證壁厚的制造精度。目前，尚無現(xiàn)成的檢測儀器能對其進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，因而制約了天線罩制造精度的提高，影響了導(dǎo)彈制導(dǎo)質(zhì)量。
本實(shí)用新型的目的是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明一種新型幾何精度測量裝置。采用計(jì)算機(jī)控制，一臺機(jī)器上有兩個測量工位，采用專用工裝，測量安裝簡單，操作方便，使用可靠。采用滾動絲杠傳動副和滾動導(dǎo)軌傳動精度高，使用壽命長。測量裝置調(diào)試和維修方便，測量準(zhǔn)確、迅速、經(jīng)濟(jì)。測量結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可在計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示出二維或三維圖形，直觀、易懂。根據(jù)測量結(jié)果對天線罩進(jìn)行精加工，可提高天線罩的制造精度和制導(dǎo)性能。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是導(dǎo)彈天線罩幾何精度測量裝置采用微機(jī)控制，由測量主機(jī)體、測量檢測裝置、運(yùn)動傳動裝置組成。該裝置為雙測量工位立式結(jié)構(gòu)，具有專用工裝[Ⅰ]和專用工裝[Ⅱ]。測量天線罩外廓形形位精度、圓跳動、端面跳動的工位布置在裝置的右邊，測量壁厚的工位布置在裝置的左邊，見附圖1。測量主機(jī)體由基座[35]、立柱[25]、壁厚測量鉗[20]、X向滑板[38]、Z向滑板[22]組成。測量檢測裝置由兩個光電測長儀[19]、[57]，檢測測頭X方向和Z方向上位移的兩個直線光柵尺和測取測頭在工件上θ方向圓周角度(圓周分度)的兩個光電編碼器[1]、[44]組成。運(yùn)動傳動裝置由伺服電機(jī)、蝸桿蝸輪傳動副、滾動絲杠副或齒輪副組成。
X向滑板[38]裝在基座[35]上，立柱[25]安裝在X向滑板上，X向滑板由安裝在基座上的X向伺服電機(jī)[32]通過蝸桿蝸輪傳動副[33]、[34]傳動滾動絲杠副[40]、[39]作X方向的移動，X向的位移量由X向直線光柵尺[36]、[37]測出，立柱[25]上裝有Z向滑板[22]，Z向滑板由Z向伺服電機(jī)[28]通過蝸桿蝸輪傳動副[29]、[30]傳動滾動絲杠副[31]轉(zhuǎn)動，使Z方向滑板移動，Z向的位移量由Z向直線光柵尺[26][27]測出。
專用工裝[Ⅰ]由錐形胎[46]，空心軸[48]，伸縮桿[51]，浮動球面胎[54]組成。其中錐形胎圓周方向的轉(zhuǎn)動由裝在基座[35]上的伺服電機(jī)[44]傳動齒輪傳動副[45]／[43]而得到?？招妮S[48]通過軸承[47]裝在錐形胎內(nèi)孔中，空心軸下端固定在基座上，上端的內(nèi)孔中裝有可向外伸長、縮短的伸縮桿[51]。伸縮桿在空心軸上的位置由鎖緊螺栓[49]、鎖緊螺母[50]定位鎖緊。能上、下彈性浮動的浮動球面胎[54]通過彈簧[52]安裝在伸縮桿[51]上端的中心孔中。
專用工裝[Ⅱ]由反頂尖座[3]、工件支架[10]、托輪架機(jī)構(gòu)組成。反頂尖座[3]裝在光電編碼器[1]的軸上，通過支承軸承[2]安裝在工件支架[10]的下端，工件支架[10]的上端裝有托輪架機(jī)構(gòu)。托輪架機(jī)構(gòu)為對稱型結(jié)構(gòu)，呈120°夾角的托輪支架[5]上裝有托輪[6]。
測量鉗[20]上端通過小軸[21]鉸接在Z向滑板上，測量鉗可繞鉸接點(diǎn)E順時(shí)針轉(zhuǎn)動，由棘輪[23]、棘爪[24]定位。測量壁厚的光電測長儀[19]裝在測量鉗[20]的頭部，測量外廓形、圓跳動、端面跳動的光電測長儀[57]裝在固定在Z向滑板上的測量儀支架[58]中，由旋鈕[59]定位、鎖緊。測量儀支架[58]的下端還裝有測量端面跳動的方向轉(zhuǎn)換直角測頭[56]，它可以繞鎖緊旋鈕[60]軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，測量端面跳動。
托輪架機(jī)構(gòu)中，可以調(diào)整托輪支架[5]在工件支架[10]上的位置。調(diào)整機(jī)構(gòu)由雙蝸桿軸[17]、蝸輪[16]、絲杠[14]組成，見附圖3。雙蝸桿軸[17]通過軸承[18]裝在工件支架[10]的方形框架上。同蝸桿嚙合的蝸輪[16]裝在絲杠[14]軸上，絲杠轉(zhuǎn)動帶動托輪架左右移動，由工件支架上的固定板[12]和螺釘[13]固定。
兩個托輪在測量時(shí)是不轉(zhuǎn)動的，當(dāng)對工件進(jìn)行圓周分度時(shí)，兩個托輪可以轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動托輪的手動機(jī)構(gòu)由手動旋鈕[11]、蝸桿蝸輪傳動副[9]、[8]、托輪[6]、小軸[7]組成，見附圖4。
測量時(shí)，先進(jìn)行外廓形形位精度測量。測量前要先知道天線罩外廓形理論輪廓曲線上以一定規(guī)律分布的一系列離散點(diǎn)的坐標(biāo)值，將測量得到的各點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值與相對應(yīng)已知離散點(diǎn)的坐標(biāo)值相比較，就可以得到相對偏差值，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、誤差評定就可以得到外廓形形位精度。將天線罩大端向下安裝到專用工裝[Ⅰ]上，用天線罩內(nèi)廓面由浮動球面胎[54]和錐形胎[46]定位。可以手動或自動控制調(diào)整光電測光儀[57]X向、Z向位置，使其以一定預(yù)壓量壓在天線罩的外廓面上。從天線罩大端向上沿著母線逐點(diǎn)測量。一條母線測量完畢后，天線罩轉(zhuǎn)動一個角度θ，再測另一條母線，直至全部測完。
錐形胎[46]可帶動工件連續(xù)回轉(zhuǎn)，這時(shí)光電測長儀可測出圓周母線圓跳動值。
利用測量支架上的方向轉(zhuǎn)換直角測頭[56]可以測量天線罩的端面跳動。先松開鎖緊旋鈕[60]，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動直角測頭[56]，使其壓向光電測長儀[57]，手動或自動控制調(diào)整光電測長儀[57]的X方向和Z方向位置，使直角測頭的另一直角觸頭壓向天線罩的端面，錐形胎帶動工件連續(xù)回轉(zhuǎn)，即可測出端面跳動值。
壁厚的測量在專用工裝(Ⅱ)上進(jìn)行，將天線罩尖端向下安裝到反頂尖座[3]和兩個托輪[6]之間，利用外廓形測量中母線上離散點(diǎn)的X向、Z向坐標(biāo)值，采用直接在工件廓面法線方向上測量壁厚的方法進(jìn)行測量。調(diào)整測量鉗[20]的位置使測量鉗下端的測量鉗口，一端與天線罩內(nèi)廓面接觸，另一端上裝有光電測長儀[19]，其測頭與外廓面接觸，由大端向下測量。測量鉗與Z向滑板的鉸接點(diǎn)E，在測量中按預(yù)先設(shè)置好的軌跡運(yùn)動。測量鉗在測量中可繞E點(diǎn)擺動，因?yàn)闇y頭是裝在與被測點(diǎn)切點(diǎn)切線相垂直的法線方向上，測頭在測量中始終沿測點(diǎn)的法線方向移動，見附圖1。測量鉗沿天線罩一條母線測量的一個行程中，測量頭上的輸出就是這一母線上各點(diǎn)對應(yīng)的壁厚誤差值。一條母線測量完畢，用手動機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度，工件轉(zhuǎn)動一個θ角至另一條母線，再進(jìn)行測量，直至全部測量完畢。
本實(shí)用新型采用了專用工裝，對測量環(huán)境要求低。測量裝置的柔性好，可適應(yīng)最大外形尺寸φ450mm×1000mm以內(nèi)的各類天線罩的幾何精度測量，誤差分析評定。測量耗時(shí)少，效率高。測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，功能多，使用性能好，實(shí)現(xiàn)了測量基準(zhǔn)與天線罩的設(shè)計(jì)，裝配基準(zhǔn)重合，所以測量精度高，質(zhì)量好。
附圖1是測量裝置的傳動、結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是測量裝置的側(cè)面?zhèn)鲃?、結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3是測量裝置的K向局部視局。
附圖4是測量裝置的M向局部視局。
其中Ⅰ－專用工裝，Ⅱ－專用工裝，1－光電編碼器，2－軸承，3－反頂光座，4－被測天線罩，5－托輪支架，6－托輪，7－小軸，8－蝸輪，9－蝸桿，10－工件支架，11－手動旋鈕，12－固定板，13－螺釘，14－絲杠，15－支承軸承，16－蝸輪，17－雙螺桿軸，18－支承軸承，19－光電測長儀，20－測量鉗，21－小軸，22－Z向滑板，23－棘輪，24－棘爪，25－立柱，26、27－直線光柵尺，28－Z向伺服電機(jī)，29－蝸桿，30－蝸輪，31－絲杠，32－X向伺服電機(jī)，33－蝸桿，34－蝸輪，35－基座，36、37直線光柵尺，38－X向滑板，39－螺母，40－絲杠，41－光電編碼器，42－小齒輪，43－大齒輪，44－θ向伺服電機(jī)，45－齒輪，46－錐形胎，47－軸承，48－空心軸，49－鎖緊螺栓，50－鎖緊螺母，51－伸縮桿，52－彈簧，53－軸承，54－浮動球面胎，55－被測天線罩，56－直角測頭，57－光電測長儀，58－測量儀支架，59－鎖緊旋鈕，60－鎖緊旋鈕。
附圖1是本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，結(jié)合
其細(xì)節(jié)。當(dāng)測量天線罩外廓形時(shí)，先依據(jù)天線罩規(guī)格尺寸大小調(diào)整專用工裝(Ⅰ)上的安裝高度。松開鎖緊螺母[50]，調(diào)整伸縮桿[51]在空心軸[48]中的長度，調(diào)好后擰緊鎖緊螺母[50]。外廓形的測量采用座標(biāo)法測量。光電測長儀[57]在XOZ平面內(nèi)，以一定預(yù)壓量壓在被測天線罩表面上，安裝光電測長儀的測量儀支架[58]在X方向和Z方向的運(yùn)動分別利用控制伺服電機(jī)[32]、[38]的運(yùn)動而得到。將光電測長儀測得的外廓形各點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)值與相對應(yīng)已知點(diǎn)的理論坐標(biāo)值相比較，再經(jīng)數(shù)據(jù)處理、誤差評定就得到外廓形形位精度。測量天線罩的壁厚時(shí)，依據(jù)天線罩規(guī)格尺寸調(diào)整托輪[6]的位置，以保證天線罩中心線與立柱軸線間傾角不變。利用附圖3所示的手動機(jī)構(gòu)，手工轉(zhuǎn)動雙蝸桿軸[17]、蝸輪[16]、傳動絲杠[14]帶動托輪支架[5]移動，托輪架帶動托輪移動。距離調(diào)好后，擰緊固定板[12]上的螺釘[13]，將托輪支架固定在工件支架[10]上。然后將天線罩安裝在反頂尖座[3]和兩個托輪之間進(jìn)行測量。天線罩壁厚的測量采用直接在工件廓面法線方向測量方法，測量時(shí)測量鉗的測頭靠自重壓在天線罩內(nèi)壁上，光電測長儀[19]的測頭與天線罩外壁始終保持接觸。測量鉗的運(yùn)動由X向和Z向伺服電機(jī)驅(qū)動，按預(yù)先設(shè)置好的軌跡運(yùn)動，測量一條母線時(shí)，因天線罩法向壁厚不均勻引起的測量鉗繞E點(diǎn)的擺動量即為法向壁厚的誤差值。
在本例中，外廓形測量精度為±0．05mm，壁厚測量精度為±0．01mm。
權(quán)利要求1．一種導(dǎo)彈天線罩幾何精度測量裝置采用工業(yè)計(jì)算機(jī)控制，其特征是由測量主機(jī)體、測量檢測裝置、運(yùn)動傳動裝置組成，該裝置為雙測量工位立式結(jié)構(gòu)，具有專用工裝[Ⅰ]和專用工裝[Ⅱ]，測量天線罩外廓形形位精度、圓跳動、端面跳動的工位布置在裝置的右邊，測量壁厚的工位布置在裝置的左邊，測量主機(jī)體由基座[35]、立柱[25]、壁厚測量鉗[20]、X向滑板[38]、Z向滑板[22]組成，測量檢測裝置由兩個光電測長儀[19]、[57]，檢測測頭X方向和Z方向上位移的兩個直線光柵尺和測取測頭在工件上θ方向圓周角度(圓周分度)的兩個光電編碼器[1]、[44]組成，運(yùn)動傳動裝置由伺服電機(jī)、蝸桿蝸輪傳動副、滾動絲杠副或齒輪副組成。
2．如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)彈天線罩幾何精度測量裝置，其特征是X向滑板[38]裝在基座[35]上，立柱[25]安裝在X向滑板上，X向滑板由安裝在基座上的X向伺服電機(jī)[32]通過蝸桿蝸輪傳動副[33]、[34]傳動滾動絲杠副[40]、[39]作X方向的移動，X向的位移量由X向直線光柵尺[36]、[37]測出，立柱[25]上裝有Z向滑板[22]，Z向滑板由Z向伺服電機(jī)[28]通過蝸桿蝸輪傳動副[29]、[30]傳動滾動絲杠副[31]轉(zhuǎn)動，使Z方向滑板移動，Z向的位移量由Z向直線光柵尺[26] [27]測出；專用工裝[Ⅰ]由錐形胎[46]，空心軸[48]，伸縮桿[51]，浮動球面胎[54]組成，其中錐形胎圓周方向的轉(zhuǎn)動由裝在基座[35]上的伺服電機(jī)[44]傳動齒輪傳動副[45]／[43]而得到，空心軸[48]通過軸承[47]裝在錐形胎內(nèi)孔中，空心軸下端固定在基座上，上端的內(nèi)孔中裝有可向外伸長、縮短的伸縮桿[51]，伸縮桿在空心軸上的位置由鎖緊螺栓[49]、鎖緊螺母[50]定位鎖緊，能上、下彈性浮動的浮動球面胎[54]通過彈簧[52]安裝在伸縮桿[51]上端的中心孔中；專用工裝[Ⅱ]由反頂尖座[3]、工件支架[10]、托輪架機(jī)構(gòu)組成，反頂尖座[3]裝在光電編碼器[1]的軸上，通過支承軸承[2]安裝在工件支架[10]的下端，工件支架[10]的上端裝有托輪架機(jī)構(gòu)，托輪架機(jī)構(gòu)為對稱型結(jié)構(gòu)，呈120°夾角的托輪支架[5]上裝有托輪[6]；測量鉗[20]上端通過小軸[21]鉸接在Z向滑板上，測量鉗可繞鉸接點(diǎn)E順時(shí)針轉(zhuǎn)動，由棘輪[23]、棘爪[24]定位，測量壁厚的光電測長儀[19]裝在測量鉗[20]的頭部，測量外廓形、圓跳動、端面跳動的光電測長儀[57]裝在固定在Z向滑板上的測量儀支架[58]中，由旋鈕[59]定位、鎖緊。測量儀支架[58]的下端還裝有測量端面跳動的方向轉(zhuǎn)換直角測頭[56]，它可以繞鎖緊旋鈕[60]軸線逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，測量端面跳動。
3．如權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)彈天線罩幾何精度測量裝置，其特征是托輪架機(jī)構(gòu)中，可以調(diào)整托輪支架[5]在工件支架[10]上的位置，調(diào)整機(jī)構(gòu)由雙蝸桿軸[17]、蝸輪[16]、絲杠[14]組成。雙蝸桿軸[17]通過軸承[18]裝在工件支架[10]的方形框架上，同蝸桿嚙合的蝸輪[16]裝在絲杠[14]軸上，絲杠轉(zhuǎn)動帶動托輪架左右移動，由工件支架上的固定板[12]和螺釘[13]固定。
4．如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)彈天線罩幾何精度測量裝置，其特征是兩個托輪可以轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動托輪的手動機(jī)構(gòu)由手動旋鈕[11]、蝸桿蝸輪傳動副[9]、[8]、托輪[6]、小軸[7]組成。
專利摘要本實(shí)用新型屬于導(dǎo)彈天線罩幾何精度測量裝置領(lǐng)域。該裝置采用微機(jī)控制,由測量主機(jī)體、測量檢測裝置、運(yùn)動傳動裝置組成,有兩個測量工位為立式結(jié)構(gòu),有兩個專用工裝。測量主機(jī)體由基座、立柱、測量鉗,X向、Z向滑板組成。采用滾動絲杠傳動副傳動精度高、使用壽命長?？梢詼y量天線罩外廓形形位精度,圓跳動,端面跳動和壁厚。測量安裝簡單、操作方便。測量精度高,測量結(jié)果可以以數(shù)據(jù)方式、二維、三維圖形方式輸出。
文檔編號G01B11/24GK2413264SQ9921347
公開日2001年1月3日 申請日期1999年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月22日
發(fā)明者郭東明, 賈振元, 王曉明, 馬清武, 王偉, 徐志祥, 姚寶國, 趙福令 申請人:大連理工大學(xué), 中國航天工業(yè)總公司第二研究院二十五所