無人機(jī)發(fā)動機(jī)套環(huán)檢測裝置設(shè)計(jì)方案

張旭東 孫奇 張娟

摘要：無人機(jī)發(fā)動機(jī)套環(huán)零件的尺寸和幾何誤差是影響發(fā)動機(jī)裝配性能的重要因素之一。套環(huán)的內(nèi)、外圓的直徑、圓柱度、同軸度等多個指標(biāo)需要進(jìn)行測量、檢驗(yàn)，傳統(tǒng)的測量方式完成上述檢測需要多個測量工具，生產(chǎn)效率低。為了解決此問題，設(shè)計(jì)了一種發(fā)動機(jī)套環(huán)檢測裝置，采用機(jī)電一體化方式，對套環(huán)的內(nèi)、外圓的直徑、圓柱度、同軸度同時檢測，且一次完成檢測，提高了生產(chǎn)效率。

Abstract： The dimensional and geometric errors of the engine lantern rings of UAV are one of the important factors that affect the assembly performance of UAV.The diameter， cylindricity and coaxially of the inner and outer circles of the lantern ring? need to be measured and inspected，The traditional measurement method needs more than one measuring tool to complete the above detection， and the production efficiency is low.In order to solve this problem， an engine lantern ring? detection device is designed;The diameter， cylindricity and coaxiality of the inner and outer circles of the lantern ring? are detected simultaneously by means of mechatronics，And complete the detection at one time， which improves the production efficiency.

關(guān)鍵詞：套環(huán);發(fā)動機(jī);檢測

Key words： lantern ring;engine;detection

中圖分類號：U469.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）01-0003-02

0? 引言

無人機(jī)發(fā)動機(jī)套環(huán)零件的尺寸和幾何誤差是影響裝配性能的主要因素之一。為了測量發(fā)動機(jī)套環(huán)的內(nèi)、外圓的直徑、圓柱度、同軸度等幾何尺寸和形位公差[1，2]，通常所用的檢測方式都是基于傳統(tǒng)方式的卡尺、內(nèi)外徑千分尺或三坐標(biāo)測量機(jī)等通用檢測工具或設(shè)備，這么多的檢測內(nèi)容需要多個檢測步驟和量具去完成，時間周期長，檢驗(yàn)員的工作強(qiáng)度大，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。

為了克服現(xiàn)有發(fā)動機(jī)套環(huán)檢測工作中存在的上述問題，應(yīng)該采用自動測量[3，4]的方式來解決問題。通過該自動裝置，可以實(shí)現(xiàn)在室溫下將發(fā)動機(jī)套環(huán)放在檢測裝置上，一次檢測即可完成各個尺寸的測量，使得檢測效率大為提高。

1? 測量裝置設(shè)計(jì)方案

為了解決上述問題，設(shè)計(jì)出一種發(fā)動機(jī)套環(huán)檢測裝置[5]。整套檢測裝置包括控制和數(shù)據(jù)處理單元[6]、機(jī)械運(yùn)動單元[7-9]、測量及數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)顯示單元?？删幊炭刂破骺刂茪飧走\(yùn)動來帶動測量基塊動作，測量基塊上設(shè)有多組電感傳感器測頭，電感側(cè)頭采集檢測數(shù)據(jù)，并傳輸給可編程控制器處理，檢測結(jié)果通過觸摸屏顯示器顯示。整套測量裝置系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

根據(jù)設(shè)計(jì)原理，整套發(fā)動機(jī)套環(huán)檢測裝置包括1基座、2可編程控制器、3觸摸屏顯示器、4定位環(huán)、5電感傳感器測頭、6內(nèi)測量基柱、7導(dǎo)軌、8第一測量基塊、9第二測量基塊、10滑動塊、11氣缸、12支架等12種零件，其結(jié)構(gòu)圖示意圖如圖2和圖3所示。

可編程控制器2安裝在基座1內(nèi)部，支架12垂直固定在基座1上，觸摸屏顯示器3位于支架12側(cè)面固定在基座1上。導(dǎo)軌7固定在支架12內(nèi)側(cè)，滑動塊10與導(dǎo)軌7配合安裝，第一測量基塊8與第二測量基塊9（圖4）固定在滑動塊10下端面，且以滑動塊10中心線兩側(cè)對稱安裝。內(nèi)測量基柱6與定位環(huán)4配合安裝在基座1上，位于第一測量基塊8與第二測量基塊9的下方;氣缸11安裝在支架12上端部，氣缸11活塞桿與滑動塊10連接;可編程控制器2控制氣缸11活塞運(yùn)動，帶動滑動塊10沿支架12上的導(dǎo)軌7上下移動、定位。

內(nèi)測量基柱6中軸心線與第一測量基塊8和第二測量基塊9安裝中心線重合。第一測量基塊8與第二測量基塊9上的內(nèi)側(cè)面安裝有多組電感傳感器測頭5，且每組電感傳感器測頭5沿第一測量基塊8與第二測量基塊9安裝中心線兩兩相對設(shè)置;內(nèi)測量基柱6沿周向設(shè)置有多組電感傳感器測頭5，且內(nèi)測量基柱6每組電感傳感器測頭5與第一測量基塊8、第二測量基塊9上的內(nèi)側(cè)面安裝有多組電感傳感器測頭5配合設(shè)置，每個電感傳感器測頭5對應(yīng)被測工件相應(yīng)的檢測點(diǎn)，電感傳感器測頭5采集數(shù)據(jù)并將采樣值傳輸給可編程控制器處理，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理系統(tǒng)后得到檢測結(jié)果，檢測結(jié)果通過觸摸屏顯示器3實(shí)時顯示。

電感傳感器測頭5共有十六個，電感傳感器測頭5分別安裝在內(nèi)測量基柱6、第一測量基塊8與第二測量基塊9上的安裝孔內(nèi)，其中內(nèi)測量基柱6上安裝八個電感傳感器測頭5，第一測量基塊8與第二測量基塊9分別安裝四個電感傳感器測頭5，第一測量基塊8與第二測量基塊9固定安裝在滑動塊10下端面中心線兩側(cè)對稱位置，保證滑動塊10沿固定在支架12上的導(dǎo)軌7上下運(yùn)動時定位，滑動塊10運(yùn)動由固定在支架12上方的氣缸11帶動，支架12和內(nèi)測量基柱6安裝在基座1之上，定位環(huán)4安裝在內(nèi)測量基柱6下端，內(nèi)測量基柱6中心線與第一測量基塊8和第二測量基塊9安裝中心線重合。

獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)件（圖5）用于每班次校對清零位。

2? 測量裝置的操作

使用時，首先把標(biāo)準(zhǔn)件套置于內(nèi)測量基柱6上，下推并使其下端面與定位環(huán)4接觸，在觸摸屏顯示器3顯示屏上點(diǎn)擊虛擬“標(biāo)定”按鍵，系統(tǒng)自動完成當(dāng)前班次的零位標(biāo)定，消除系統(tǒng)漂移誤差，然后，取走標(biāo)準(zhǔn)件，進(jìn)入工作狀態(tài)。工作時，將被測工件套環(huán)套置于內(nèi)測量基柱6上，下推并使其下端面與定位環(huán)4接觸，在觸摸屏顯示器3顯示屏上點(diǎn)擊虛擬“檢測”按鍵，系統(tǒng)自動進(jìn)入檢測過程，可編程控制器PLC 2控制氣缸11活塞向下運(yùn)動，推動滑動塊10沿固定在支架12上的導(dǎo)軌7向下運(yùn)動，使固定安裝在滑動塊10下端面中心線兩側(cè)對稱位置的第一測量基塊8與第二測量基塊9向下運(yùn)動至檢測位置。

安裝在內(nèi)測量基柱6上的八個電感傳感器測頭5以及分別安裝在第一測量基塊8上的四個電感傳感器測頭5和第二測量基塊9上的四個電感傳感器測頭5全部與套環(huán)工件接觸并同時開始自動進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，采樣數(shù)據(jù)通過可編程控制器2處理，在觸摸屏顯示器3上顯示出套環(huán)的內(nèi)、外圓的直徑、圓柱度和同軸度數(shù)據(jù)，并對合格、接近超差、超差數(shù)據(jù)顯示為不同顏色文字進(jìn)行提醒。

數(shù)據(jù)采集完成后，可編程控制器2控制氣缸11活塞向上運(yùn)動，推動滑動塊10沿固定在支架12上的導(dǎo)軌7向上運(yùn)動，帶動第一測量基塊8與第二測量基塊9使其向上返回至原初始位置，取走套環(huán)工件，工作結(jié)束。

3? 結(jié)論

無人機(jī)發(fā)動機(jī)套環(huán)尺寸、幾何誤差檢測裝置，采用機(jī)電一體化方式，使套環(huán)的內(nèi)、外圓的直徑、圓柱度、同軸度檢測一次且同時檢測完成，提高了檢測效率;采用獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)件每班次校對清零位，保證在同等溫度環(huán)境條件下檢測的準(zhǔn)確性，提高了適用范圍。整個檢測操作過程相對于傳統(tǒng)檢測方法更為簡單、方便、快捷，在提高檢測效率的同時，有效降低了勞動強(qiáng)度。

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