[发明专利]一种基于激光测量的孔挤压芯棒垂直度校准方法与装置

说明书

本发明提出一种基于激光测量的孔挤压芯棒垂直度校准方法与装置，装置包括三个激光测量传感器、安装环及数据处理模块；三个激光测量传感器均匀分布安装在安装环上，安装环固定于压力机上横梁底面；数据处理模块接收激光测量传感器采集的测量点距离信息并计算。本发明通过将激光测量传感器固定在安装环上，保证了激光测量传感器彼此等距且位于同一平面上。利用多个激光测量传感器的测量功能，避免了肉眼观察带来的误差，提高了数据精度，保证孔挤压的顺利进行，降低残次品率，提高工作效率。该校准器体积小，可在较小空间内使用，并可用于较小平面的水平检测。通过使用激光测量传感器可实现不接触被测面而得到其水平度信息的功能，从而判断芯棒与压力机压头是否垂直。

技术领域

本发明涉及金属孔挤压技术领域。具体地说，本发明涉及一种能够校核耳片孔挤压中芯棒垂直度的激光校准方法。本发明还涉及一种耳片孔挤压中芯棒垂直度的激光校准装置。

背景技术

飞机结构中的带孔零件容易出现疲劳问题，为改善飞机零件中孔结构的疲劳性能，提高其安全使用寿命，常采用孔挤压强化、喷丸强化、表面化学热处理等工艺。其中，孔挤压强化工艺因其简便有效而被广泛应用。

在耳片的孔挤压强化工艺中，首先将耳片放置于压力机下方的夹具上，然后将芯棒插入至耳片孔中，缓慢调节压力机上横梁使压头和芯棒接触。接着按一定速度将芯棒压入，直到芯棒工作段完全通过并脱离孔。孔挤压工艺中需确保芯棒与被挤压孔同轴，才能保证芯棒轴线与压头底面垂直，获得较为理想的挤压强化效果，所以芯棒的垂直度将直接影响孔的质量和孔结构的疲劳增寿效益。若芯棒垂直度出现较大偏差，会导致孔挤压效果不佳，残次品率过高。目前采用肉眼观察与手动操作的方法对芯棒垂直度进行调整，该方法效率低、误差大，并不能确保足够的精度。

因芯棒通常为标准件，其上表面与自身轴线垂直，另外待强化的带孔零件在夹具上安装后，通过调平工艺能够保证带孔零件的孔轴线与压力机压头底面垂直，所以对芯棒的垂直度检验可等效为芯棒上表面与压力机压头底面之间平行程度的检验，若能确保芯棒上表面与压力机压头底面平行，则可使芯棒垂直度满足要求。

现有技术中，发明专利CN104880174A中提出的一种激光数显式水平测试仪，可实现被测物的倾斜度测量和数字化显示。该装置在测量平面水平度时，其基座需静置于被检平面上方，然而孔挤压过程中的芯棒并未固定且芯棒上表面过小，无法实现水平仪的放置。此外，芯棒与压力机压头之间的空间有限，这也将为操作带来不便。

发明专利CN105598595A中提出的垂直度校核系统，避免了现有技术中的肉眼观察和接触式的测量方法，但是由于该系统中不同测量传感器测量方向之间的角度限制，该校核系统仅适合于针对较大平面的水平校核，而芯棒上表面面积过小，无法采取该系统的校核方法。

因此，有必要设计一种无需接触被测表面，且可适用于较小平面检测的微型激光测量仪器，以达到水平面测定的功能，辅助操作人员对芯棒垂直度进行快速校准与修正。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种基于激光测量的孔挤压芯棒垂直度校准方法与装置，能够快速、精确地判别芯棒与压力机压头底面之间的垂直程度。

本发明的技术方案为：

所述一种基于激光测量的孔挤压芯棒垂直度校准方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：设定基准面：取压力机上横梁底面为基准面，通过调节压力机压头安装机构，使压力机压头底面平行于基准面；

步骤2：将装有第一激光测量传感器、第二激光测量传感器和第三激光测量传感器的安装环固定于压力机上横梁底面，且安装环套在压力机压头外侧；并根据安装环的安装位置，确定三个激光测量传感器在测量坐标系中垂直于基准面的坐标轴上的坐标；