专利名称：一种大半径短圆弧零件精密测量方法
技术领域：
本发明涉及一种圆弧零件的测量方法，特别是一种圆心角小于30°的短圆弧大半径零件精密测量方法，属于计量检测技术领域。
背景技术：
发动机燃烧部分的零部件大多数都是圆型的形状，而且多数都是由许多组块组合成的一个整体，而其中的每一小块的圆弧面就形成了大半径短圆弧，在加工过程中圆弧面多数是加工基准，工装上的定位基准是否准确将直接影响到产品的加工质量，因此需要对短圆弧进行测量，检验短圆弧的中心位置以及短圆弧的半径R值。所谓短圆弧，是指小于30度圆心角所对的圆弧。目前，大半径短圆弧的测量技术是一个国际公认的技术难题，受测量仪器的固有误差、被测量工艺装备偏差、被测基准的不确定度以及采样范围小等因素 影响，短圆弧无法用通常测量圆的方法检测出实际值。在实际检测过程中，常用光隙法(极限量规法)和弓高弦长法两种方法进行测量，但是这两种方法存在如下弊端(I)光隙法是通过肉眼观察零件与样板的间隙，导致误差较大，对于精密圆弧的测量明显不适用。(2)弓高弦长法是用过测量圆弧的弓高和弦长计算出圆弧的直径，然而当弓高较弦长过小或过大时，采样范围受到限制，弓高的测量误差将越大，最终导致精密圆弧的测量值误差也越大。同时当给定的理论参数与实际偏离较大时，测量效果就显著下降，此时测量结果的置信度也随之下降。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种大半径短圆弧零件精密测量方法。该方法可提高短圆弧的大半径零件测定值的准确性和置信度，从而克服上述现有技术的不足。为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案大半径短圆弧零件精密测量方法。该方法是采用预置理论圆心坐标方法或者弦长中垂线方法确定圆弧的圆心和半径，所述的预置理论圆心坐标方法是预先确定待测短圆弧零件的圆弧理论圆心，然后在圆弧上选取2 20个采样点，将各采样点连接至圆弧理论圆心所得到的半径值取平均值即为该圆弧的实际半径值；所述的弦长中垂线方法是先在待测短圆弧零件的圆弧上选取3 20个采样点，将采样点两两连接，所得弦长段的中垂线交点即为该圆弧的圆心，采样点至圆心的距离即为圆弧的实际半径值。上述的大半径短圆弧零件精密测量方法中，具体的说，所述的预置理论圆心坐标方法包括以下步骤(I)、根据图样技术要求和零件实际情况，预先检测出待测短圆弧零件的圆弧理论圆心；(2)、在圆弧上选取2 20个采样点，将各采样点连接至圆弧理论圆心，得到多个半径值；(3)、将各采样点测得的多个半径值计算平均值，其结果即为圆弧的实际半径值；
(4)、根据上述方法得到的圆弧实际半径值和圆弧理论圆心绘制出实际测量圆弧图形；(5)、根据短圆弧零件的设计图样尺寸公差要求，绘制出一个理论最大半径值圆弧图形和一个理论最小半径值圆弧图形；(6)、将步骤(4)绘制的实际测量圆弧图形与步骤(5)绘制的两个理论极限半径值的圆弧图形进行重叠，若实际测量圆弧图形在两个理论极限圆弧图形范围内，则所测量的圆弧是合格的。前述的大半径短圆弧零件精密测量方法中，具体的说，所述的弦长中垂线方法包括以下步骤(I)、在待测短圆弧零件的圆弧截面上选取3 20个采样点；(2)、将采样点两两连接，得到多个弦长段；(3)、在每一条弦长段上绘制出其中垂线，得到多条中垂线；(4)、确定每两条中垂线的交点，并通过高斯特征组得到多条中垂线的平均数，该平均数即为圆弧的圆心坐标，采样点至圆心的距离即为圆弧的实际半径值；(5)、根据上述方法得到的圆弧实际半径值和圆弧的圆心坐标绘制出实际测量圆弧图形；(6)、根据短圆弧零件的设计图样尺寸公差要求，绘制出一个理论最大半径值圆弧图形和一个理论最小半径值圆弧图形；(7)、将步骤(5)中绘制的实际测量圆弧图形与步骤(6)绘制的两个理论极限半径值的圆弧图形进行重叠看，若实际测量圆弧图形在两个理论极限半径值的圆弧图形范围内，则所测量的圆弧是合格的。本发明的有益效果与现有技术相比，本发明的测量误差较小，提高了圆心角小于30°的短圆弧大半径零件测定值的准确性和置信度，解决了现有技术中对大半径短圆弧零件的精密测量难题。本发明可推广到复杂异型面的精确测量。


图I是本发明的预置理论圆心坐标方法原理图；图2是本发明的弦长中垂线方法原理图；图3是评价被测圆弧是否合格的公差带图；图4是实施例I中样板6060-0007的误差分析图；图5是实施例I中工装Β2Φ 60842-1486的误差分析图。下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
具体实施例方式实施例I。采用预置理论圆心坐标方法确定圆弧的圆心和半径(适用于圆心坐标加工精度较高时)。该方法是预先确定待测短圆弧零件的圆弧理论圆心，然后在圆弧上选取2 20个采样点，分别将各采样点连接至圆弧理论圆心，得到多个半径值，将多个半径值计算平均值即为圆弧的实际半径值。具体测量步骤如下
(I)、根据图样技术要求和零件实际情况，通过其他较高基准预先检测出待测短圆弧零件的圆弧理论圆心坐标(X’，y’)，如图I所示；(2)、在圆弧上选取2 20个采样点(采样点数量根据圆弧实际形状确定)，并分别将各采样点连接至圆弧理论圆心，得到多个半径值R ；(3)、将各采样点测得的多个半径值计算平均值，其结果即为圆弧的实际半径值R
实；(4)、根据上述方法得到的圆弧实际半径值和圆弧理论圆心绘制出实际测量圆弧图形(Rg)，如图3所示；(5)、根据短圆弧零件的设计图样尺寸公差要求，绘制出一个理论最大半径值圆弧图形(Riic)和一个理论最小半径值圆弧图形(Ri+)；(6)、将步骤(4)绘制的实际测量圆弧图形(R$)与步骤(5)绘制的两个理论极限半径值的圆弧图形(R ±)、(R·、)进行重叠，若实际测量圆弧图形在两个理论极限圆弧图形范围内，则所测量的短圆弧零件是合格的。上述测量方法对加工精度越高的零件测量效果越好，当给定的理论参数与实际偏离较大时，测量效果就显著下降，此时测量结果的置信度必须根据图样给定公差的大小而定。反之，就要对已测量的数据进行再处理，其方法是在图样给定公差范围内适当调整理论圆弧中心位置，看其原测量R值的变化，若两者均在公差范围内就视为合格。为验证该方法的可行性，申请人采用本厂的工装及样板用上面的方法进行了测量，其结果如下表I样板6060-0007的数据分析及处理
权利要求
1.一种大半径短圆弧零件精密测量方法，其特征在于它采用预置理论圆心坐标方法或者弦长中垂线方法确定圆弧的圆心和半径，所述的预置理论圆心坐标方法是预先确定待测短圆弧零件的圆弧理论圆心，然后在圆弧上选取2 20个采样点，将各采样点连接至圆弧理论圆心所得到的半径值取平均值即为该圆弧的实际半径值；所述的弦长中垂线方法是先在待测短圆弧零件的圆弧上选取3 20个采样点，将采样点两两连接，所得弦长段的中垂线交点即为该圆弧的圆心，采样点至圆心的距离即为圆弧的实际半径值。
2.根据权利要求I所述的大半径短圆弧零件精密测量方法，其特征在于所述的预置理论圆心坐标方法包括以下步骤 (1)、根据图样技术要求和零件实际情况，预先检测出待测短圆弧零件的圆弧理论圆心； (2)、在圆弧上选取2 20个采样点，分别将各采样点连接至圆弧理论圆心，得到多个半径值； (3)、将各采样点测得的多个半径值计算平均值，其结果即为圆弧的实际半径值； (4)、根据上述方法得到的圆弧实际半径值和圆弧理论圆心绘制出实际测量圆弧图形； (5)、根据短圆弧零件的设计图样尺寸公差要求，绘制出一个理论最大半径值圆弧图形和一个理论最小半径值圆弧图形； (6)、将步骤(4)绘制的实际测量圆弧图形与步骤(5)绘制的两个理论极限半径值的圆弧图形进行重叠，若实际测量圆弧图形在两个理论极限圆弧图形范围内，则所测量的圆弧是合格的。
3.根据权利要求I所述的大半径短圆弧零件精密测量方法，其特征在于所述的弦长中垂线方法包括以下步骤 (1)、在待测短圆弧零件的圆弧截面上选取3 20个采样点； (2)、将采样点两两连接，得到多个弦长段； (3)、在每一条弦长段上绘制出其中垂线，得到多条中垂线； (4)、确定每两条中垂线的交点，并通过高斯特征组得到多条中垂线的平均数，该平均数即为圆弧的圆心坐标，采样点至圆心的距离即为圆弧的实际半径值； (5)、根据上述方法得到的圆弧实际半径值和圆弧的圆心坐标绘制出实际测量圆弧图形； (6)、根据短圆弧零件的设计图样尺寸公差要求，绘制出一个理论最大半径值圆弧图形和一个理论最小半径值圆弧图形； (7)、将步骤(5)中绘制的实际测量圆弧图形与步骤(6)绘制的两个理论极限半径值的圆弧图形进行重叠看，若实际测量圆弧图形在两个理论极限半径值的圆弧图形范围内，则所测量的圆弧是合格的。
全文摘要
本发明公开了一种大半径短圆弧零件精密测量方法，该方法是预先确定待测短圆弧零件的圆弧理论圆心，然后在圆弧上选取2～20个采样点，将各采样点连接至圆弧理论圆心所得到的半径值取平均值即为该圆弧的实际半径值；或者是先在待测短圆弧零件的圆弧上选取3～20个采样点，将采样点两两连接，所得弦长段的中垂线交点即为该圆弧的圆心，采样点至圆心的距离即为圆弧的实际半径值。本发明测量误差小，提高了短圆弧的大半径零件测定值的准确性和置信度，解决了现有技术中对大半径短圆弧零件的精密测量难题，可推广到复杂异型面的精确测量。
文档编号G01B5/213GK102661699SQ20121014913
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者李勇 申请人:贵州红湖发动机零部件有限公司