专利名称：一种发动机膜片测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机膜片测量装置。
背景技术：
膜片的作用是在非工作状态下阻断储气罐中的推进剂进入工作室，以保证在运输及非工作状态下推进剂的安全，在工作时，在一定压力的作用下膜片自动破裂，以使推进剂可靠地进入工作室。膜片的结构是在直径一定厚度一定的圆形片上一次冲压成型一个不封闭的环形圆槽，圆槽有一定的残余厚度要求，此残余厚度的尺寸必须严格保证。如果太小，在运输过程中或其他外力作用下产生的振动就会使膜片非正常破裂，致使推进剂泄露；如果太大，在工作状态下，在规定的压力下，不能自动破裂，推进剂不能顺利进入工作室，工作失败。因此，需要对膜片进行气路压力破裂实验，以找出残余厚度与破裂压力的关系，为了得到两者之间准确的关系，就必须对膜片的残余厚度进行精确的测量，只有得到准确可靠·的残余厚度数据，才能为膜片的设计提供依据。从目前国内外的测量手段来看，首先，非接触测量采用光学或CCD成像技术，测量时由于没有测力，能保证工件被测面不受磨损。但根据其测量原理，一方面，非接触测量只能测量深度，其残余厚度要通过两次测量，经过计算间接得到，属于间接测量，测量准确度差。另一方面，由于膜片槽底是经过一次冲压成型，其槽底表面形貌不规则，因此光学或CXD成像技术无法得到清晰的物象，给测量结果带来很大的随机误差。其次，接触式测量法虽然可以实现直接测量并且可以消除随机误差，但由于被测膜片的槽宽及槽深尺寸的限制，需要采用特制的专用测头。
发明内容为了解决现有膜片测量装置准确度差、随机误差大的技术问题，本实用新型提供一种发动机膜片测量装置，该装置采用专用测头接触直接测量。本实用新型的技术解决方案一种发动机膜片测量装置，其特殊之处在于包括基座I、固定在基座I上的立柱7和固定工作台2、可调工作台3、数显箱4、测量仪固定架、光栅测量仪5，可移动臂架6以及测头8 ;所述可移动臂架6的一端与立柱7活动连接，所述可移动臂架6可沿立柱7上下移动，所述可移动臂架6的另一端设置有微调机构，所述测量仪固定架固定在微调机构上，所述光栅测量仪5固定在测量仪固定架上，所述测头8固定在光栅测量仪的探头端，所述可调工作台3通过至少三个调节螺钉设置在固定工作台2上，待测量膜片放置在可调工作台上，所述测头与待测量膜片接触。上述微调机构包括底板28、调节板26、调节螺钉25以及固定底板和调节板的连接杆21，所述调节板的一端固定在可移动臂架6，所述调节螺钉穿过设置在可移动臂架6上的螺孔作用在调节板上。上述立柱上设置有齿条，所述可移动臂架6上设置有与齿条相适配的齿轮，所述立柱与可移动臂架6通过齿条与齿轮活动连接。还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括设置在可移动臂架6上的锁紧螺钉孔，锁紧螺钉通过锁紧螺钉孔内的偏心块锁紧可移动臂架和立柱。还包括连接套22，所述连接套套接在光栅测量仪的探头端和测头上，所述连接套上设置有紧固螺孔，紧固螺钉通过紧固螺孔作用在光栅测量仪的探头端和测头上。上述可调工作台的工作面设置有筋。上述测头的针尖参数为针尖半径为5(^111±211111;圆锥角度为8° ±20';静态测量力为0. 5Ν±0· IN。上述光栅测量仪为德国HEIDENHAIN公司的高精度光栅测量仪。本实用新型所具有的优点I、本实用新型可有效地解决发动机膜片残余厚度的测量问题，经实验验证效果良好，测量精度和测量范围满足膜片的技术要求和国家计量检定/校准的规程规范要求。2、本实用新型可调工作台为可调带筋工作台，不仅可以减小与工件底面的接触面消除系统误差，而且可以调整测量轴线与工件接触面的垂直，从而消除测量过程中的系统误差，调整范围不小于2mm，调整精度不大于O. 3 μ m。3、本实用新型开创了直接测量方法测量膜片残余厚度的先例。

图I为本实用新型的结构示意图；图2为图I的部分剖视图；图3为膜片的结构示意图；其中附图标记为1_基座，2-固定工作台，3-可调工作台，4-数显箱，5-光栅测量仪，6-可移动臂架，7-立柱，8-测头，21-连接杆，22-连接套，23-测量仪固定架，24-紧固螺钉，25-调节螺钉，26-调节板，27-紧固螺纹，28-底板，29齿条，210-齿轮，211-紧固块。
具体实施方式
如图I所示，基座的设计应稳固，其中的可移动臂架应上下灵活运动，以方便地调整测头与工件的接触位置，其粗调范围不小于100mm、微调范围不小于2mm;专用测试台主要用于膜片的定位和调整，它的设计和制造精度要求较高，在加工和装配上是一个难点。工作台设计为可调带筋工作台，不仅可以减小与工件底面的接触面消除系统误差，而且可以调整测量轴线与工件接触面的垂直，从而消除测量过程中的系统误差，调整范围不小于2mm，调整精度不大于O. 3 μ m。微调机构包括底板28、调节板26、调节螺钉25以及固定底板和调节板的连接杆21，调节板的一端固定在可移动臂架6，调节螺钉穿过设置在可移动臂架6上的螺孔作用在调节板上。立柱上设置有齿条，所述可移动臂架6上设置有与齿条相适配的齿轮，立柱与可移动臂架6通过齿条与齿轮活动连接。锁紧机构包括设置在可移动臂架6上的锁紧螺钉孔，锁紧螺钉通过锁紧螺钉孔内偏心块锁紧可移动臂架和立柱；测头及连接件的设计和制造由于被测膜片的槽宽及槽深尺寸的限制，需要采用特制的专用针尖测头，此测头既要有足够小的几何尺寸，同时又要有较高的耐磨性及韧性，选材与加工是一个难点。一方面，根据被测膜片的槽宽及槽深尺寸，专用测头的锥角设计为针尖形状，锥角为18°，锥底为RO. 05的圆弧，以使测头能够顺利测到膜片槽底；另一方面，据膜片材料及光栅测量仪的测力大小，选用高速钢作为测头材料，既保证了测头的韧性及耐磨性，同时又不损伤膜片槽底。专用测头(针尖测头、平面测头、刃型测头)由于选用难以加工的高速钢材料，在与光栅测量仪的连接采用了连接套的结构，保证连接可靠并与光栅测量仪同轴。为了保证膜片槽底不受损伤，需控制测力大小，这可以通过给测量仪测头配重来实现。高精度光栅测量仪及显示装置的选购光栅测量仪及显示装置选用德国 HEIDENHAIN公司的高精度光栅测量仪装置，其测量范围0 25mm，测量准确度0. 2μπι，显示装置分辨率最高可达O. 05 μ m。此装置的核心技术是专用测头和专用测试台的设计以及高精度光栅测量仪的选配。把这些专用的测头、测试台和高精度仪器组合一起解决此类测量问题是一大创新。本实用新型的工作过程本实用新型采用专用测头接触直接测量的方法，测量时，先将测头与可调工作台的中间筋接触，数显箱置零。然后将膜片放置在可调工作台上，使测头针尖与圆弧槽底五个不同位置(如图3所示)接触，通过高精度光栅测量仪及显示装置读取数显箱读数，即可检测出膜片槽的厚度和均匀度。测头测头的针尖圆弧半径、角度及静态测量力针尖半径(50±2) μπι；圆锥角度(18氨20');静态测量力(0.5 □ O. I) N;可调工作台(可装带筋或小平面工作台)调整范围及调整精度调整范围不小于2mm ;调整精度O. 3 μ m可移动式测量座高度调整范围及调整精度粗调范围不小于100_、微调范围不小于2_ ;调整精度O. 5 μ m高精度光栅测量仪及显示装置测量范围0 25mm测量准确度0. 2 μ m显示装置分辨率0. 05μπι、0. I μ m、O. 2 μ m可选。
权利要求1.一种发动机膜片测量装置，其特征在于包括基座(I)、固定在基座(I)上的立柱(7)和固定工作台(2)、可调工作台(3)、数显箱(4)、测量仪固定架、光栅测量仪(5)，可移动臂架(6)以及测头(8); 所述可移动臂架(6)的一端与立柱(7)活动连接，所述可移动臂架(6)可沿立柱(7)上下移动，所述可移动臂架(6)的另一端设置有微调机构，所述测量仪固定架固定在微调机构上，所述光栅测量仪(5)固定在测量仪固定架上，所述测头(8)固定在光栅测量仪的探头端， 所述可调工作台(3)通过至少三个调节螺钉设置在固定工作台(2)上，待测量膜片放置在可调工作台上，所述测头与待测量膜片接触。
2.根据权利要求I所述的发动机膜片测量装置，其特征在于所述微调机构包括底板(28)、调节板(26)、调节螺钉(25)以及固定底板和调节板的连接杆(21)，所述调节板的一端固定在可移动臂架(6)，所述调节螺钉穿过设置在可移动臂架(6)上的螺孔作用在调节板上。
3.根据权利要求I或2所述的发动机膜片测量装置，其特征在于所述立柱上设置有齿条，所述可移动臂架(6)上设置有与齿条相适配的齿轮，所述立柱与可移动臂架(6)通过齿条与齿轮活动连接。
4.根据权利要求3所述的发动机膜片测量装置，其特征在于还包括锁紧机构，所述锁紧机构包括设置在可移动臂架(6)上的锁紧螺钉孔，锁紧螺钉通过锁紧螺钉孔内的偏心块锁紧可移动臂架和立柱。
5.根据权利要求4所述的发动机膜片测量装置，其特征在于还包括连接套(22)，所述连接套套接在光栅测量仪的探头端和测头上，所述连接套上设置有紧固螺孔，紧固螺钉通过紧固螺孔作用在光栅测量仪的探头端和测头上。
6.根据权利要求5所述的发动机膜片测量装置，其特征在于所述可调工作台的工作面设置有筋。
7.根据权利要求6所述的发动机膜片测量装置，其特征在于所述测头的针尖参数为针尖半径为50μπι±2μπι ;圆锥角度为18° ±20';静态测量力为0. 5Ν±0. IN。
8.根据权利要求4所述的发动机膜片测量装置，其特征在于所述光栅测量仪为德国HEIDENHAIN公司的高精度光栅测量仪。
专利摘要本实用新型涉及一种发动机膜片测量装置，包括基座、固定在基座上的立柱和固定工作台、可调工作台、数显箱、测量仪固定架、光栅测量仪，可移动臂架以及测头；可移动臂架的一端与立柱活动连接，可移动臂架可沿立柱上下移动，可移动臂架的另一端设置有微调机构，测量仪固定架固定在微调机构上，光栅测量仪固定在测量仪固定架上，测头固定在光栅测量仪的探头端。本实用新型解决了现有膜片测量装置准确度差、随机误差大的技术问题，开创了直接测量方法测量膜片残余厚度的先例。
文档编号G01B11/06GK202676138SQ201220280710
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者郑小恒, 王昀希, 张周焕, 李爱文, 张建斌 申请人:西安航天计量测试研究所