【摘要】本文所述的不规则曲面壳体外表面检测技术是对应目前不规则曲面壳体零件加工过程中的技术缺陷而设计的一种外表面检测技术。该不规则曲面壳体外表面检测装置由底板、顶板、滑板、检测气缸、检测机构、模数转换器以及工控PC组成。通过该技术不仅能一次性完成整个检测，同时还能达到提高效率，节约成本的目的。
(资料图片仅供参考)
【关键词】不规则；壳体；外表面；检测技术
1不规则曲面壳体外表面检测研制背景
目前铸件企业在加工不规则曲面壳体时，对于批量生产的不规则曲面壳体零件，尤其是由模具冲压或者注射成型的不规则曲面壳体零件，企业通常的做法是在试产阶段抽检部分产品，抽检时也只能对其不规则曲面上的一些重要参数进行检测，不能对不规则曲面壳体做到精确检测。目前检测不规则曲面壳体零件所用的方法主要分两种：一种方法是采用三坐标测量仪进行检测；另一种方法是采用普通的卡尺或千分尺，配合一些专门的量具进行检测。无论采用哪种检测方法，都是通过一个点一个点的进行检测，检测效率较低，并且存在人为偏差，更主要的是无法快速完成大批量不规则曲面壳体的检测，不适合大批量生产和连续生产的需要。另外，三坐标测量仪价格昂贵，专门量具的制作也需要花费较大资金。目前所用检测技术存在技术缺陷，而且效率低、成本高。因此急需一种可以实现对批量不规则曲面壳体外表面连续检测的技术。
2不规则曲面壳体外表面检测技术的研制
2.1技术概述
不规则曲面壳体外表面检测技术所要解决的核心问题就是针对不规则曲面壳体外表面检测技术面临的技术缺陷，研制一种结构简单、操作方便、效率高且造价成本低，并且既能满足批量连续，又能一次性完成整个不规则曲面壳体外表面检测的装置。不规则曲面壳体外表面检测装置主要由底板、顶板、滑板、检测气缸、检测机构、模数转换器以及工控PC组成。具体结构如图1所示。底板位于不规则曲面壳体外表面检测装置的最底端，板面上有导向垂直的四根导向柱；顶板固定于导向柱的顶端，顶板上配有升降开关，用来控制顶杆上下移动；滑板套接在四根导向柱上且能沿导向柱上下滑动，同时滑板和顶板均与底板平行；检测气缸固定于顶板上，气缸上设有顶杆，顶杆的底端与滑板固定相连；若干个高度检测机构设置于滑板之上；模数转换器以及工控PC与主机之间通过数据接口相连，每个高度检测机构均连接一组信号线，每组信号数传线的另外一端均与模数转换器相连。不规则曲面壳体外表面检测装置上的高度检测机构又包括调节螺栓、滑套、上滑块、下滑块、压力检测弹簧、滑杆等部件。调节螺栓插于上述滑板中，调节螺栓通过外螺纹与滑板链接；滑套固定于调节螺栓底面之上，另外滑套顶端固定有压力传感器；上滑块置于滑套内，在滑套的高度方向自由滑动；下滑块也置于上滑块下方的滑套内，同时也在滑套的高度方向自由滑动；压力检测弹簧，顶端与上滑块相连，底端与下滑块相连；滑杆的顶端插于滑套中并与下滑块固定相连，底部伸出于滑套之外，与压力传感器连接，压力传感器上设有一组信号线，该组信号线的一端与压力传感器相连，另外一端与模数转换器相连，这样即可实现全过程的不规则曲面壳体外表面检测。
2.2技术原理
选取一个不规则曲面壳体，将不规则曲面壳体置于不规则曲面壳体外表面检测装置底板上，并将曲面壳体进行定位；然后确定曲面壳体的检测点，根据检测点的位置确定高度检测机构的位置和数量，使高度检测机构与检测点的数量相等并一一对应，这时高度检测机构位于曲面壳体的检测点的正上方；再确定检测气缸顶杆的行程，确保顶杆移动至最下方的时候，滑板上的每个滑杆均压紧于检测点上，且每个滑杆对曲面壳体的压力适中。由于每个滑杆均挤压于相对应的检测点上，因此滑杆会给下滑块一个向上的压力。该压力经过压力检测弹簧和上滑块的传递后，最终传递到该检测点所对应的高度检测机构中的压力传感器上。该压力传感器会产生一个电流信号，通过信号线传递给模数转换器，从而得到一个数字信号。该数字信号的数值与该检测点的高度相对应。同理，其他检测点的高度也会对应有一个数字信号。也就是说，曲面壳体上的每个检测点均会对应有一个相应的数字信号，每个检测点所对应的数字信号的数值即为该检测点高度的标准值。每个检测点的标准值确定之后，根据每个检测点的误差范围即可通过实验的方式确定每个检测点所对应的数字信号的数值范围，该数值范围即为标准数值范围。之后，将该标准数值范围记录于工控PC的主机中，作为曲面壳体的数据库。将不规则曲面壳体置于不规则曲面壳体外表面检测装置底板上后按下升降开关，启动检测气缸，使顶杆下移。顶杆在下移的过程中会带动滑板和高度检测机构下移，当顶杆移动至最下方的时候，每个高度检测机构上的滑杆均压紧于待检测曲面壳体上的检测点上。此时，每个高度检测机构中的压力传感器均会产生一个电流信号，相应的每个电路信号经过模数转换器转换后产生一个数字信号。工控PC的主机则会将每个数字信号与数据库中的标准数值范围比对，若所有的数字信号的数值均没有超出标准数值范围，则该待检测的不规则曲面壳体为合格品，若有一个检测点或多个检测点的数字信号的数值超出了标准数值范围，则该待检测的不规则曲面壳体为不合格产品。为了便于操作人员确认合格品和非合格品，整个比对过程可以在工控PC的显示器上显示出来，比对之后的产品是否为合格品也可以在显示器上显示出来，达到清晰直观的目的，有利于提高批量检测的效率和水平。
2.3实施方式
该不规则曲面壳体外表面检测技术所用的装置以底板为基础构件，其他构件直接或间接的设于底板上。底板上固定的四根导向柱垂直于底板，导向柱的顶端固定有一块顶板，导向柱上套接有一块滑板，滑板和顶板均与底板平行。当滑板受到外力驱动的时候，能沿导向柱上下自由滑动。顶板上固定有一个检测气缸，检测气缸上设有顶杆，顶杆的底端与滑板固定相连，启动检测气缸顶杆就会上下滑动，顶杆上下滑动的时候则会带动滑板沿导向柱上下滑动。为了对检测气缸进行升降控制，顶板上还固定一个升降开关。操作人员通过对升降开关的操作即可实现对检测气缸的操控。滑板上固定有若干个高度检测机构，高度检测机构包括调节螺栓，调节螺栓插入于滑板中，调节螺栓上设有外螺纹，调节螺栓与滑板之间的连接方式为螺纹连接。因此，拧动调节螺栓转动即可改变调节螺栓的高度，进而改变整个高度检测机构的高度，从而实现对高度检测机构在高度上的调节。调节螺栓的底面固定有滑套，滑套的顶端固定有压力传感器，滑套内还设有上滑块和下滑块。上滑块和下滑块均与滑套相匹配，并能沿滑套的高度方向自由滑动。上滑块和下滑块之间设有一根压力检测弹簧，压力检测弹簧的顶端与上滑块相连，底端与下滑块相连。下滑块的下方固定有一根滑杆，滑杆的底部伸出滑套之外。当滑板在检测气缸顶杆的带动下发生下移时，滑杆的底端就会与曲面壳体的外表面相接触。在接触的过程中，压力检测弹簧会受到挤压，而受到挤压之后的压力检测弹簧在其弹力的作用下，就会驱动上滑块对压力传感器进行挤压，受到挤压之后的压力传感器就会根据受到的压力大小而产生一个电流信号。为了将压力传感器受到挤压之后的电流信号传递出去，压力传感器上设有一组信号线。该组信号线的一端与压力传感器相连，另外一端与模数转换器相连。模数转换器则通过数据接口与主机相连。通过上述步骤即可完成对不规则曲面壳体外表面的检测。该不规则曲面壳体外表面检测装置的每个调节螺栓上均设有两个锁紧螺母。两个锁紧螺母分别设于滑板上方和下方，因此，松开两个锁紧螺母就能对调节螺栓在高度上进行微调，有利于定期对本检测装置进行校核。微调完成后再次将两个锁紧螺母拧紧即可。滑杆的底端均设有一个尖锥，因而能有效降低滑杆与检测点的接触面积，从而获得更加精确的检测数值。滑套的底端设有一块环形挡块，能避免滑杆从滑套中脱出。检测装置的底板上均布有三个以上用于给曲面壳体进行定位的定位销，可以便于对待检测的曲面壳体实现快速定位。
3不规则曲面壳体外表面检测技术的价值和应用
该不规则曲面壳体外表面检测装置能改变目前铸件企业普遍采用三坐标测量仪进行检测，或采用普通的卡尺、千分尺配合一些专门的量具进行检测的技术缺陷，并且该不规则曲面壳体外表面检测装置的制造结构简单，操作起来极为方便，能一次性的完成曲面上多个点的测量工作，并将多个点的测量数据通过模数转换后在工控PC的显示器上显示出来，从而将不合格的曲面壳体检测出来。不仅检测速度快，能适应大规模的工业化生产的检测需求，同时该不规则曲面壳体外表面检测技术具有良好的调节功能，在实际检测的过程中还可以对高度检测机构的位置进行微调，有利于定期对本检测装置进行校核，从而获得更加精确的检测数值，同时达到提高检测准确率和工作效率，节约成本的目的。
作者:张传远 刘野 苏雪莲 王芳 单位:山东省阳信县商店镇人民政府 山东省滨州市特种设备检验研究院 山东省滨州市检验检测中心
