[发明专利]一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具及测量方法

权利要求书

1.一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：包括主体导杆、固定基准模块、滑动基准模块、千分表模块，所述固定基准模块、滑动基准模块、千分表模块沿所述主体导杆的轴线方向上依次设置，

所述固定基准模块包括固定基准座、第一测量球，所述固定基准座固定设置在所述主体导杆上，所述固定基准座一侧面为固定基准平面，所述固定基准平面外侧设有第一测量球，所述第一测量球与固定基准平面相接触；

所述滑动基准模块包括滑动基准座、限位座、第二测量球，所述限位座上设有与主体导杆相平行的滑动定向杆，所述滑动基准座滑动套装在所述滑动定向杆上，所述滑动基准座和限位座上对应的位置分别设置有滑动穿孔，所述滑动基准座和限位座的两个滑动穿孔之间设有压缩弹簧，通过两个滑动穿孔和压缩弹簧穿过所述主体导杆，从而将滑动基准座和限位座滑动设置在所述主体导杆上，并通过锁紧装置对所述限位座锁紧定位，所述滑动基准座一侧面为滑动基准平面，所述滑动基准平面外侧设有第二测量球，所述第二测量球与滑动基准平面相接触，所述滑动基准平面与固定基准平面位于同一个平面上且与所述主体导杆的轴心线相平行，所述第一测量球和第二测量球的直径相同，所述第一测量球和第二测量球的球心连线与所述主体导杆的轴心线相平行；

所述千分表模块包括千分表固定座、千分表，所述千分表固定座可拆卸安装在所述主体导杆上，所述千分表安装在所述千分表固定座上，所述千分表的测杆与所述主体导杆的轴心线相平行，且所述千分表的测杆端部抵压在所述滑动基准座上。

2.如权利要求1所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述滑动基准模块中，所述滑动基准座通过滑动孔滑动套装在所述滑动定向杆上，所述滑动定向杆一端伸出所述滑动基准座的滑动孔外并设有一段螺纹段，通过调节螺母旋在所述滑动定向杆的螺纹段上，实现对滑动基准座相对于限位座的滑动距离进行限位。

3.如权利要求1所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述滑动基准模块中，所述锁紧装置包括一个限位座螺钉，通过所述限位座螺钉从侧向旋入所述限位座并伸入所述限位座的滑动穿孔内，实现所述限位座在所述主体导杆上的锁紧定位。

4.如权利要求3所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述主体导杆的横截面的外轮廓是由一段优弧和一段直线围成，相应的，所述主体导杆的外侧面由优弧侧面和平直侧面组成，所述限位座的滑动穿孔内设有第二平面压块，所述第二平面压块一侧抵压在所述限位座螺钉的端部、另一侧抵压在所述主体导杆的平直侧面上。

5.如权利要求4所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述固定基准座上设有供所述主体导杆穿过的固定穿孔，通过固定座螺钉从侧向旋入所述固定基准座并伸入所述固定穿孔内，实现所述固定基准座在所述主体导杆上的锁紧，所述固定基准座的固定穿孔内设有第一平面压块，所述第一平面压块一侧抵压在所述固定座螺钉的端部、另一侧抵压在所述主体导杆的平直侧面上。

6.如权利要求1所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述第一测量球通过第一测球安装座安装在固定基准座的固定基准平面上，所述第二测量球通过第二测球安装座安装在滑动基准座的滑动基准平面上。

7.如权利要求1所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，其特征在于：所述千分表固定座上设有供主体导杆穿过的表座穿孔，通过表座螺钉从侧向旋入所述千分表固定座并伸入所述表座穿孔内并抵压在所述主体导杆上，实现所述千分表固定座在所述主体导杆上的锁紧；所述千分表通过千分表锁紧螺钉安装在所述千分表固定座上。

8.一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量方法，其特征在于：所述测量方法基于如权利要求1至7任一项所述的一种零件锥孔角度和端面开口直径的测量工具，所述测量方法按如下步骤依次进行:

步骤一、千分表归零：

调整滑动基准模块在主体导杆上的位置，将千分尺锁定为预设尺寸L_预，采用锁定尺寸的千分尺测量第一测量球和第二测量球的最远点距离，当第一测量球和第二测量球的最远点距离达到预设尺寸L_预时，定位住滑动基准模块，此时拨动千分表上的指针使千分表归零；

步骤二、测量零件：

将测量工具的第一测量球和第二测量球从零件的锥孔口部向内推入，直至固定基准座的固定基准平面、滑动基准座的滑动基准平面分别抵压在零件的锥孔口部端面上，同时第一测量球和第二测量球分别接触到零件的锥孔内侧壁，此时为测量状态，记录测量状态下千分表显示的读数为ΔL₁，设测量状态下第一测量球和第二测量球的最远点距离为L₁，根据预设尺寸L_预和千分表显示的读数ΔL₁计算得出L₁的值，即L₁＝L_预-ΔL₁，并将相关参数带入下述公式中：

L₂＝L₁-2R     (1)

H＝(R+R/sinα)tanα    (2)

D＝L₂+2H      (3)

将公式(1)和公式(2)带入公式(3)中，得到如下公式(4)：

D＝L₁-2R+2(R+R/sinα)tanα     (4)

其中，R为第一测量球半径，为已知值；L₂为测量状态时第一测量球和第二测量球的球心间距，H为测量状态时第一测量球的球心与零件锥孔口部的径向距离，α为零件锥孔的角度的一半，D为零件的锥孔开口直径；上述公式(4)中，仅D和α为未知数；

步骤三、将测量工具更换上不同直径的第一测量球和第二测量球，然后重复步骤一和步骤二对同一个零件的锥孔进行第二次测量，得到第二次测量零件的锥孔开口直径D₀，在第二次测量中，第一测量球的半径为R₀，测量状态下千分表显示的读数为ΔL₀₁，测量状态下第一测量球和第二测量球的最远点距离为L₀₁，根据预设尺寸L_预和千分表显示的读数ΔL₀₁计算得出L₀₁的值，即L₀₁＝L_预-ΔL₀₁；

由于D＝D₀，结合公式(4)得出：

L₁-2R+2(R+R/sinα)tanα＝L₀₁-2R₀+2(R₀+R₀/sinα)tanα       (5)

由已知的R、R₀、L₁、L₀₁带入公式(5)得到α的值，则能得出零件的锥孔角度2α，然后根据将α的值带入公式(4)中便能得出零件的锥孔开口直径D。