[发明专利]一种用于微小孔径的气动测量装置与方法

说明书

本发明为一种用于微小孔径的气动测量装置与方法，将标准工件的微小孔径转换为等效测量间隙，根据不同工况下的测量压力与等效测量间隙的关系式绘制Psubgt;x/subgt;‑S计算曲线；测量标准工件的各微小孔，得到不同孔径下的测量压力，通过实验得到Psubgt;x/subgt;‑S实验曲线；比较计算曲线和实验曲线，若两条曲线趋势接近，则获取Psubgt;x/subgt;‑S实验曲线中的线性段，并计算Psubgt;x/subgt;‑S变换倍率，得到线性段的直线表达方程；测量被测工件的微小孔，得到该孔径下的测量压力，根据线性段直线方程计算等效间隙，带入计算被测工件的微小孔的直径。本发明能够得到微小孔全部截面的平均直径，具有精度高、响应快、使用寿命长的优点，还可通过改变节流孔的大小来调整测量范围。

技术领域

本发明属于微小孔径气动测量技术领域，特别涉及一种用于微小孔径的气动测量装置与方法。

背景技术

微孔广泛应用于精密制造领域，特别是在医疗设备、航空航天、燃气轮机等高端装备中发挥着重要的作用。微孔这里指是直径在1mm以下的小孔，加工方法通常有电火花加工、激光钻孔和电化学加工等，微小孔的尺寸精度和形位精度影响着装备的使用性能，因此还需要一定的测量装备对微小孔的参数进行检测，以评估其加工质量和使用性能。微孔测量方法一般有光学显微测量、三坐标测量机测量、电子塞规测量、气动测量等方法，但测量微孔时使用接触方法会损伤微孔内表面并大大降低测量精度，因此应当首选非接触、高精度的测量方法。

气动测量具有非接触测量、测量精度高、测量力小、自洁能力强、寿命长等特点，广泛应用于小孔内径测量中。但是，目前国内气动测量只能够测量0.8mm直径的微孔，并且依然采用传统的气动塞规方式。用于微孔测量的气动方法还有小孔流量法，但是流量测量方式相较压力测量方式，响应时间长、精度差，并非为首选的测量方式。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于微小孔径的气动测量装置与方法，采用压力测量方式，能够对直径0.3mm-0.4mm的微孔进行测量，得到被测微孔所有截面的平均直径数据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于微小孔径的气动测量装置，包括气路部分1、测量部分2以及标准工件，其中所述测量部分2包括气动轴向测头201，气动轴向测头201的末端端面上设置有O型圈202，所述标准工件的上端面为平面，且分布有多个孔径递增的标准微小孔，各微小孔的长度方向与上端面垂直，所述气路部分1连接气动轴向测头201为其提供测量动力，利用气路部分1和测量部分2对标准工件上的标准微小孔进行测量获取不同孔径对应的压力并进行数据拟合，在测量被测工件3的微小孔径时，根据测量的压力结合数据拟合结果获取对应的孔径，所述被测工件3的微小孔径处于所述标准工件微小孔径范围内。

所述气路部分1包括依次连接的气源101、空气过滤装置102、稳压装置103和气电转换装置104，其中所述气源101以空气压缩机为主体，提供压缩空气，所述气电转换装置104包括通气管道、气压传感器和节流孔。

所述标准工件为模具钢板，所述微小孔的深度3-5mm，直径0.28-0.42mm，且带有微小孔部位的钢板底部距离工作台2mm以上。

本发明还提供了具体的微小孔径测量方法，包括以下步骤：

步骤(1)，将标准工件的微小孔径d′转换为等效测量间隙S，等效测量间隙S为气动轴向测头204假想喷嘴与假想挡板之间的垂直距离；

步骤(2)，根据不同工况下的测量压力P_x与等效测量间隙S的关系式绘制P_x-S计算曲线；

步骤(3)，测量标准工件的各微小孔，得到不同孔径d′下的测量压力P_x，通过实验得到P_x-S实验曲线；