CN107462181A - 一种三维高精度多功能热变形试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维高精度多功能热变形试验装置，其中，计算机安装在机座内，电箱安装在电箱安装座上，微动工作台底座安装在机座上，分光镜安装在微动装置上，微动装置安装在微动工作台底座上，靶镜安装在X向工作台上，测杆座安装在X向工作台上，测杆左端安装在测杆座上，电感测微仪通过导线与测温仪连接，箱内底板安装在支撑杆的顶端，Z向工作台通过Z向导轨副安装在右立柱和左立柱上，Z向调整手轮安装在Z向螺纹副的底部，Z向螺纹副安装在Z向工作台上，Y向工作台通过Y向导轨副安装在Z向工作台的顶面上，Y向调整手轮安装在第一级伞齿轮副上，试件安装在Y向工作台的顶端，电感测头安装在测杆右端上。

Description

一种三维高精度多功能热变形试验装置

技术领域

本发明涉及热变形试验技术领域，具体地说，特别涉及一种三维高精度多功能热变形试验装置。

背景技术

机械零件受温度影响后的变形至少受三个方面的因素影响：一是零件的材料；二是零件的尺寸形体结构；三是加工后零件的状态。目前，主要的测量方法有：顶杆法、光杠杆法、光干涉法等；典型的测量仪器有干涉仪、光杠杆仪、旋转镜仪、张丝目镜显微镜等。现有这些测量仪器大都仅适用于测量小尺寸、特定的细杆类形体，一般也只能测定与国家标准中材料线膨胀系数测定规程中的标准试样相类似的形体，即试样长度在50～120之间、直径约在3～5之间的细长形体。采用这些仪器直接测量机械零件的热变形存在以下几个方面的问题：现有热膨胀测量装置限制了被测对象的形状与尺寸大小；测量的方向单一，调整困难；测量的温度范围过宽，不能实现高精度测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种三维高精度多功能热变形试验装置，其能够实现三维测量、精度高、恒温恒湿箱内具有更大有效容积、控制更加智能化。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三维高精度多功能热变形试验装置，包括机座、计算机、电箱安装座、电箱、激光干涉测量机、分光镜、微动装置、微动工作台底座、X向工作台、测温仪、靶镜、测杆座、电感测微仪、测杆、第二级伞齿轮副、铂电阻传感器、恒温恒湿箱、电感测头、试件、Y向导轨副、右立柱、Z向导轨副、Z向调整手轮、Z向螺纹副、箱内底板、支撑杆、左立柱、Y向调整手轮、安装座、Y向螺纹副、轴承座、Z向工作台、第三级伞齿轮副、Y向工作台和第一级伞齿轮副；所述计算机安装在机座内，所述电箱安装座安装在机座上，所述电箱安装在电箱安装座上，所述激光干涉测量机安装在机座的顶面上，所述微动工作台底座安装在机座上且微动工作台底座位于激光干涉测量机的右侧，所述分光镜安装在微动装置上，所述微动装置安装在微动工作台底座上，所述X向工作台通过导轨副安装在微动工作台底座的顶面上，所述靶镜安装在X向工作台上，所述测杆座安装在X向工作台上且测杆座位于靶镜的右侧，所述测杆左端安装在测杆座上，所述测温仪安装在微动工作台底座内，所述电感测微仪通过导线与测温仪连接，所述支撑杆安装在机座上，所述箱内底板安装在支撑杆的顶端，所述右立柱和左立柱都固定安装在箱内底板上，所述Z向工作台通过Z向导轨副安装在右立柱和左立柱上，所述Z向调整手轮安装在Z向螺纹副的底部，所述Z向螺纹副安装在Z向工作台上，所述Y向工作台通过Y向导轨副安装在Z向工作台的顶面上，所述Y向螺纹副两端通过轴承座安装在Z向工作台上，所述Y向调整手轮安装在第一级伞齿轮副上，所述第一级伞齿轮副带动第二级伞齿轮副转动，所述第二级伞齿轮副安装在安装座上，所述第二级伞齿轮副带动第三级伞齿轮副转动，所述第三级伞齿轮副安装在Y向螺纹副上，所述试件安装在Y向工作台的顶端，所述电感测头安装在测杆右端上且电感测头位于恒温恒湿箱内，所述铂电阻传感器安装在试件的外表面上。

作为本发明的一种优选实施方式，所述Y向导轨副和Z向导轨副都采用高精度滚动导轨副。

作为本发明的一种优选实施方式，所述右立柱上安装有1副Z向导轨副，左立柱上安装有2副Z向导轨副。

作为本发明的一种优选实施方式，所述箱内底板的底面上安装有四根支撑杆。

作为本发明的一种优选实施方式，测杆座将测杆与X向工作台固定在一起，恒温箱的左壁预留有用于穿设测杆的孔，所述测杆上开有一可以放置电感测头的信号线的小槽；双频激光干涉仪的分光镜固定在微动装置的底板上，靶镜直接固定在X向工作台上。

作为本发明的一种优选实施方式，所述基座包含高平台和低平台；所述高平台上安装所述电箱、激光干涉测量机和X向工作台；所述低平台上安装所述支撑杆和恒温恒湿箱。

本发明中，测控温系统用于给被测试样提供稳定的温度场，并准确测出被测件温度；支持与调整系统用于支承被测试样，并带动试样在温度箱内实现二维运动；微变形与测量系统用于测量受温前后试样的形体尺寸；瞄准定位系统则是为微变形运动系统提供准确定位，是测量系统中的第三维。测量时，将试样置于恒温恒湿箱内，由瞄准与定位系统带动微变形系统将被测量传出恒温箱并由测量系统测出。在实现不同的测量功能时，测量系统的瞄准定位系统和长度测量系统必要时可以进行功能互换。

恒温箱内工作台是本装置实现多功能三维测量的关键部分，主要是用于支持和调整被测试样，兼部分辅助测量的功能。因该工作台处于恒温箱的内部，需经受温度的变化，为了减小温度对工作台的影响及减小工作台的热容量，在保证支承系统稳定性的前提下尽量采用对称与薄壁的设计。工作台由Y向导轨副、三对传动伞齿轮副，Y向调整手轮，Z向导轨副，Z向调整螺纹副，Z向调整手轮、箱内底板、四根独立于温度箱的支承杆构成。箱内测量工作台的运动分别由Y向调整手轮和Z向调整手轮驱动，Y向平行安装了两副高精度滚动导轨副，Z向安装了三副导轨副（左侧两副，右侧一副）。在驱动系统和高精度滚动导轨副的共同作用下，可以实现工作台沿Y向、Z向的运动，且平稳、灵活，导向精度高。另外，工作台独立的支承体系使得在测量过程中，温度箱的振动不会影响到工作台，从而保证测量的高精度。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明公开的一种三维高精度多功能热变形试验装置，其不仅可以测量材料的膨胀系数，还可以测量复杂形体的机械零件的热变形；由于装置实现了三维测量的功能，并且恒温箱内的有效空间较大，三个维度方向的调整方便，因此相对于已有的测量装置，无论是测量对象的几何尺寸大小，还是形体结构的复杂程度，都远超过现有装置；平稳、灵活，导向精度高。

附图说明

图1为本发明的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1：机座，2：计算机，3：电箱安装座，4：电箱，5：激光干涉测量机，6：分光镜，7：微动装置，8：微动工作台底座，9：X向工作台，10：测温仪，11：靶镜，12：测杆座，13：电感测微仪，14：测杆，15：第二级伞齿轮副，16：铂电阻传感器，17：恒温恒湿箱，18：电感测头，19：试件，20：Y向导轨副，21：右立柱，22：Z向导轨副，23：Z向调整手轮，24：Z向螺纹副，25：箱内底板，26：支撑杆，27：左立柱，28：Y向调整手轮，29：安装座，30：Y向螺纹副，31：轴承座，32：Z向工作台，33：第三级伞齿轮副，34：Y向工作台，35：第一级伞齿轮副。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和图2所示，其示出了本发明的具体实施方式；如图所示，本发明公开的一种三维高精度多功能热变形试验装置，包括机座1、计算机2、电箱安装座3、电箱4、激光干涉测量机5、分光镜6、微动装置7、微动工作台底座8、X向工作台9、测温仪10、靶镜11、测杆座12、电感测微仪13、测杆14、第二级伞齿轮副15、铂电阻传感器16、恒温恒湿箱17、电感测头18、试件19、Y向导轨副20、右立柱21、Z向导轨副22、Z向调整手轮23、Z向螺纹副24、箱内底板25、支撑杆26、左立柱27、Y向调整手轮28、安装座29、Y向螺纹副30、轴承座31、Z向工作台32、第三级伞齿轮副33、Y向工作台34和第一级伞齿轮副35；所述计算机2安装在机座1内，所述电箱安装座3安装在机座1上，所述电箱4安装在电箱安装座3上，所述激光干涉测量机5安装在机座1的顶面上，所述微动工作台底座8安装在机座1上且微动工作台底座8位于激光干涉测量机5的右侧，所述分光镜6安装在微动装置7上，所述微动装置7安装在微动工作台底座8上，所述X向工作台9通过导轨副安装在微动工作台底座8的顶面上，所述靶镜11安装在X向工作台9上，所述测杆座12安装在X向工作台9上且测杆座12位于靶镜11的右侧，所述测杆14左端安装在测杆座12上，所述测温仪10安装在微动工作台底座8内，所述电感测微仪13通过导线与测温仪10连接，所述支撑杆26安装在机座1上，所述箱内底板25安装在支撑杆26的顶端，所述右立柱21和左立柱27都固定安装在箱内底板25上，所述Z向工作台32通过Z向导轨副22安装在右立柱21和左立柱27上，所述Z向调整手轮23安装在Z向螺纹副24的底部，所述Z向螺纹副24安装在Z向工作台32上，所述Y向工作台34通过Y向导轨副20安装在Z向工作台32的顶面上，所述Y向螺纹副30两端通过轴承座31安装在Z向工作台32上，所述Y向调整手轮28安装在第一级伞齿轮副35上，所述第一级伞齿轮副35带动第二级伞齿轮副15转动，所述第二级伞齿轮副15安装在安装座29上，所述第二级伞齿轮副15带动第三级伞齿轮副33转动，所述第三级伞齿轮副33安装在Y向螺纹副30上，所述试件19安装在Y向工作台34的顶端，所述电感测头18安装在测杆14右端上且电感测头18位于恒温恒湿箱17内，所述铂电阻传感器16安装在试件19的外表面上。

优选的，所述Y向导轨副20和Z向导轨副22都采用高精度滚动导轨副。

优选的，所述右立柱21上安装有1副Z向导轨副22，左立柱27上安装有2副Z向导轨副22。

优选的，如图所示：所述基座包含高平台和低平台；所述高平台上安装所述电箱、激光干涉测量机和X向工作台；所述低平台上安装所述支撑杆和恒温恒湿箱。如此一来，整个装置结构更加可以，操作那个更加方便。

本发明中，测杆座将测杆与X向工作台固定在一起，恒温箱的左壁预留有一孔，可以使测杆无摩擦地通过，测杆上开有一小槽，可以放置电感测头的信号线，用于传输电感头的测量信号。用双频激光干涉仪测量微变形，双频激光干涉仪的分光镜固定在微动装置的底板上，靶镜直接固定在X向工作台上，这样当X向导轨副运动时，靶镜与分光镜的距离随之改变，双频激光干涉仪就可以测出工作台的运动距离。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (6)

1.一种三维高精度多功能热变形试验装置，其特征在于：包括机座、计算机、电箱安装座、电箱、激光干涉测量机、分光镜、微动装置、微动工作台底座、X向工作台、测温仪、靶镜、测杆座、电感测微仪、测杆、第二级伞齿轮副、铂电阻传感器、恒温恒湿箱、电感测头、试件、Y向导轨副、右立柱、Z向导轨副、Z向调整手轮、Z向螺纹副、箱内底板、支撑杆、左立柱、Y向调整手轮、安装座、Y向螺纹副、轴承座、Z向工作台、第三级伞齿轮副、Y向工作台和第一级伞齿轮副；所述计算机安装在机座内，所述电箱安装座安装在机座上，所述电箱安装在电箱安装座上，所述激光干涉测量机安装在机座的顶面上，所述微动工作台底座安装在机座上且微动工作台底座位于激光干涉测量机的右侧，所述分光镜安装在微动装置上，所述微动装置安装在微动工作台底座上，所述X向工作台通过导轨副安装在微动工作台底座的顶面上，所述靶镜安装在X向工作台上，所述测杆座安装在X向工作台上且测杆座位于靶镜的右侧，所述测杆左端安装在测杆座上，所述测温仪安装在微动工作台底座内，所述电感测微仪通过导线与测温仪连接，所述支撑杆安装在机座上，所述箱内底板安装在支撑杆的顶端，所述右立柱和左立柱都固定安装在箱内底板上，所述Z向工作台通过Z向导轨副安装在右立柱和左立柱上，所述Z向调整手轮安装在Z向螺纹副的底部，所述Z向螺纹副安装在Z向工作台上，所述Y向工作台通过Y向导轨副安装在Z向工作台的顶面上，所述Y向螺纹副两端通过轴承座安装在Z向工作台上，所述Y向调整手轮安装在第一级伞齿轮副上，所述第一级伞齿轮副带动第二级伞齿轮副转动，所述第二级伞齿轮副安装在安装座上，所述第二级伞齿轮副带动第三级伞齿轮副转动，所述第三级伞齿轮副安装在Y向螺纹副上，所述试件安装在Y向工作台的顶端，所述电感测头安装在测杆右端上且电感测头位于恒温恒湿箱内，所述铂电阻传感器安装在试件的外表面上。

2.如权利要求1所述的一种三维高精度多功能热变形试验装置，其特征在于：所述Y向导轨副和Z向导轨副都采用高精度滚动导轨副。

3.如权利要求1所述的一种三维高精度多功能热变形试验装置，其特征在于：所述右立柱上安装有1副Z向导轨副，左立柱上安装有2副Z向导轨副。

4.如权利要求1所述的一种三维高精度多功能热变形试验装置，其特征在于：所述箱内底板的底面上安装有四根支撑杆。

5.如权利要求1所述的一种三维高精度多功能热变形试验装置，其特征在于：测杆座将测杆与X向工作台固定在一起，恒温箱的左壁预留有用于穿设测杆的孔，所述测杆上开有一可以放置电感测头的信号线的小槽；双频激光干涉仪的分光镜固定在微动装置的底板上，靶镜直接固定在X向工作台上。

6.如权利要求1所述的一种三维高精度多功能热变形试验装置，其特征在于：所述基座包含高平台和低平台；所述高平台上安装所述电箱、激光干涉测量机和X向工作台；所述低平台上安装所述支撑杆和恒温恒湿箱。