本發(fā)明涉及測量技術領域，尤其涉及一種采用極限區(qū)間包絡工件成形輪廓的尺寸檢測方法。

背景技術：

近年來，隨著核電技術的快速發(fā)展，核燃料組件格架等元器件的需求也不斷上升，然而由于這些元器件的尺寸精度要求高，造成了高精密級進沖壓模具沖壓生產(chǎn)出來的相應的高精度組件的尺寸檢測成為難點。

特別是復雜組件的成形輪廓中包含多段短圓弧(部分短圓弧對應的圓心角小于30°)，目前常規(guī)的測量方法，如通過圖1示出的向上凸圓弧兩側的延長切線1和向下凹圓弧兩側的延長切線2，測量獲得向上凸的待測圓弧3和向下凹的待測圓弧4的半徑。

需要注意的是，使用輪廓儀電腦軟件選取短圓弧計算圓弧半徑時，首先要定義坐標軸，選擇掃描得到的輪廓曲線上兩端較長的直線部分定義坐標軸，擺正掃描輪廓曲線。然后再利用輪廓儀電腦軟件選擇掃描輪廓曲線上短圓弧兩側的切線，并將切線延長相交于一點，這兩條直線形成一段區(qū)域，選擇短圓弧部分時，在這兩條直線和圓弧組成的區(qū)域內，盡量可能大的選取圓弧輪廓來計算出圓弧半徑，可以多次重復選取最大輪廓，獲取平均值來減小隨機誤差。

條帶成形特征上短圓弧的半徑可以通過這樣的方法測量得到，但是對于整體的輪廓尺寸而言，由于成形特征上短圓弧較多，而條帶產(chǎn)品圖紙給出的技術要求上，整體尺寸的公差和圓弧半徑的公差帶是一樣的，從而導致即使短圓弧半徑合格，但細小的誤差使得圓心位置有偏差，多段短圓弧圓心位置的累積誤差導致整體尺寸測量誤差偏大。

如圖2中所示的m1，m2，m3，m4，m5，m6等相關尺寸與短圓弧圓心位置有關，而這些尺寸的公差等級又在同一范圍內，短圓弧的測量誤差會累計傳遞到該尺寸鏈中，因此很難保證測量出的該尺寸鏈中相關尺寸的準確性。故針對高精密級進模沖裁模具沖裁出來ap1000核燃料組件格架條帶成形輪廓的檢測需要合理的檢測方法來判定產(chǎn)品尺寸的合格性。

技術實現(xiàn)要素：

由于ap1000核燃料組件格架條帶成形特征復雜，為了適應級進模對ap1000核燃料組件格架條帶成形輪廓的合格性檢測，滿足生產(chǎn)需求，本發(fā)明提出了一種采用極限區(qū)間包絡工件成形輪廓的尺寸檢測方法，尤其適用ap1000核燃料組件格架條帶的成形輪廓的檢測。無論是檢測的方法，還是檢測操作過程中都能夠保證提高檢測過程中的精度，減少偶然誤差和系統(tǒng)誤差的影響。

本發(fā)明采用的技術測量方案如下：

一種采用極限區(qū)間包絡工件成形輪廓的尺寸檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包含如下步驟：

步驟一、將待檢工件定位裝夾；

把待檢工件夾緊在專用夾具上，然后將夾裝好待檢工件的專用夾具安裝在測量工作臺上的夾緊固定裝置上；

步驟二、對待檢工件進行輪廓掃描檢測，獲取輪廓曲線；

使用測量工具，對待檢工件的待測部位進行前、中、后至少三個層次掃描，且每個層次的特征輪廓的起始位置和終止位置需要保持一致，且保證獲取的掃描輪廓曲線的長度一致；

步驟三、對掃描得到的輪廓曲線進行標定測量，確定最終待檢工件的測量尺寸；

對步驟二中所述的多個層次的輪廓曲線進行標定測量，取其平均值作為最終待檢工件的測量尺寸；

步驟四、采用包絡法獲得判定區(qū)域；

通過待檢工件圖紙上給定的技術要求和公差范圍，采用最大包容原則畫出被測要素的最大上極限輪廓曲線、最小下極限輪廓曲線和公稱輪廓曲線，所述最大上極限輪廓曲線和所述最小下極限輪廓曲線相互平行，二者之間形成判定區(qū)域，所述公稱輪廓曲線位于所述判定區(qū)域的中間位置；

步驟五、對待檢工件成形輪廓的整體形狀進行檢測；

通過步驟三中待檢工件的測量尺寸獲得待檢工件的成形特征實際輪廓曲線，如所述成形特征實際輪廓曲線和所述公稱輪廓曲線的形狀一致，則進行下一步檢測，若形狀不一致，則所檢工件不合格；

步驟六、對待檢工件成形輪廓的整體尺寸進行檢測，采用包絡法判定判定待檢工件是否合格；

將步驟五中形狀與所述公稱輪廓曲線一致的所述成形特征實際輪廓曲線放置到所述判定區(qū)域中，如果所述成形特征實際輪廓曲線能夠完全包容在所述判定區(qū)域內，則說明所檢工件的成形特征符合圖紙技術要求，所檢工件成形特征合格，反之，不合格。

進一步地，在所述步驟四中，為了在滿足技術要求的基礎上保證所述最大上極限輪廓曲線和所述最小下極限輪廓曲線組成的判定區(qū)域面積最大，所述最大上極限輪廓曲線中向下凹的短圓弧部分選擇圓弧半徑的最小極限偏差尺寸，向上凸的圓弧部分選擇最大極限偏差尺寸。

進一步地，在所述步驟四中，為了在滿足技術要求的基礎上保證所述最大上極限輪廓曲線和所述最小下極限輪廓曲線組成的判定區(qū)域面積最大，所述最小下極限輪廓曲線中向下凹的短圓弧部分選擇圓弧半徑的最大極限偏差尺寸，向上凸的圓弧部分選擇最小極限偏差尺寸。

進一步地，所述測量工作臺為輪廓儀的測量工作臺，所述輪廓儀具有測量探針，所述測量探針運動方向與所述待檢工件成形特征的長度方向一致平行。

進一步地，若所述待檢工件的成形特征不平行或垂直分布在所述待檢工件上，則把所述輪廓儀測量臺上的夾緊固定裝置旋轉相應角度，使測量時所述探針的運動方向與成形特征的長度方向一致。

進一步地，所述待檢工件為ap1000核燃料組件格架條帶。

本發(fā)明的有益效果：

通過該方法可以減小帶短圓弧復雜件產(chǎn)品檢測過程中的一些隨機誤差，減少誤差累計的影響，保證產(chǎn)品的檢測質量，有效地提高了檢測效率。

附圖說明

圖1為復雜成形特征上短圓弧的一般測量方法示意圖；

圖2為復雜成形特征上其他線性尺寸的一般測量方法示意圖；

圖3為復雜成形特征整體形狀尺寸的包絡法檢測示意圖；

圖4為復雜成形特征包絡法最大上極限輪廓畫法示意圖；

圖5為復雜成形特征包絡法最小下極限輪廓畫法示意圖。

其中：1-向上凸圓弧兩側的延長切線；2-向下凹圓弧兩側的延長切線；3-向上凸的待測圓??；4-向下凹的待測圓??；5-最大上極限輪廓曲線；6-公稱輪廓曲線；7-最小下極限輪廓曲線；8-成形特征實際輪廓曲線。

具體實施方式

下面結合附圖和具體成形特征實例進一步說明本發(fā)明的技術方案。

本發(fā)明記載了一種采用極限區(qū)間包絡工件成形輪廓的尺寸檢測方法，該檢測方法可用于帶多段短圓弧的復雜件成形特征的尺寸檢測，如ap1000核燃料組件格架條帶的檢測，該檢測選用輪廓儀作為測量工具，檢測步驟如下：

一、將待檢工件定位裝夾；

把待檢工件夾緊在專用夾具上，然后把夾裝好待檢工件的專用夾具安裝在輪廓儀的測量工作臺上的夾緊固定裝置上。

待檢工件為ap1000的格架條帶時，格架條帶放置在輪廓儀的測量工作臺上時，格架條帶長度方向一側要與輪廓儀測量探針的運動方向保持一致平行。因為格架條帶上復雜的多成形特征是沿著格架條帶的長度方向分布的，因此檢測成形特征時要保證測量探針運動方向與格架條帶成形特征的長度方向一致平行。由于格架條帶的成形特征不全都是平行或垂直分布在格架條帶上的，也有45度方向的成形特征，檢測這些特征時，則需要把輪廓儀測量臺上的夾緊固定裝置旋轉45度或135度(順時針或逆時針旋轉)，使得檢測時輪廓儀測量探針與成形特征成45度或135度夾角，這樣測量時探針的運動方向就與成形特征的長度方向一致，便于檢測。

二、對待檢工件進行輪廓掃描檢測，獲取輪廓曲線；

輪廓儀的測量工作臺上的夾緊固定裝置上固定好待檢工件和專用夾具后，根據(jù)待檢工件產(chǎn)品的尺寸要求，選擇合適的測量探針，對被測量的待檢工件成形特征進行輪廓掃描檢測，并獲取輪廓曲線。

使用輪廓儀對待測工件成形特征掃描獲取輪廓曲線時，對待測部位進行前、中、后至少三個層次掃描，且每個層次的特征輪廓的起始位置和終止位置需要保持一致，且盡量保證獲取的掃描輪廓曲線的長度一致。操縱輪廓儀使測量探針在下壓狀態(tài)下滑過被測工件的表面獲取成形特征輪廓曲線。

三、對掃描得到的輪廓曲線進行標定測量，確定最終待檢工件的測量尺寸；

對步驟二中多個層次的輪廓曲線進行標定測量，取其平均值作為最終待檢工件的測量尺寸。

四、采用包絡法獲得判定區(qū)域；

所采用的包絡法則是通過待檢工件圖紙上給定的技術要求和公差范圍，采用最大包容原則畫出被測要素的最大上極限輪廓曲線5、最小下極限輪廓曲線7和圖紙技術要求上的公稱輪廓曲線6。

然后向輪廓儀軟件中導入最大上極限輪廓曲線5和最小下極限輪廓曲線7，以及公稱輪廓曲線6，如圖3所示。最大上極限輪廓曲線5和最小下極限輪廓曲線7之間相互平行，二者之間形成判定區(qū)域，公稱輪廓曲線6為成形特征理論曲線，其位于判定區(qū)域的中間位置。

五、對待檢工件成形輪廓的整體形狀進行檢測；

通過步驟三中待檢工件的測量尺寸獲得待檢工件的成形特征實際輪廓曲線8(見圖3)，如成形特征實際輪廓曲線8和公稱輪廓曲線6的形狀基本一致，則進行下一步檢測，若形狀不一致，則說明所檢工件是不合格的。

六、對待檢工件成形輪廓的整體尺寸進行檢測，采用包絡法判定待檢工件是否合格。

將步驟五中形狀與公稱輪廓曲線6一致的成形特征實際輪廓曲線8放置到最大上極限輪廓曲線5、最小下極限輪廓曲線7形成的判定區(qū)域中，如果成形特征實際輪廓曲線8能夠完全包容在這個判定區(qū)域內，則說明所檢工件的成形特征符合圖紙技術要求，所檢工件成形特征是合格的，反之，不合格。

包絡法中最大上極限輪廓曲線5如圖4所示，由于包絡法的原理是在公差要求技術范圍為獲取最大的包容區(qū)間，即最大上極限輪廓曲線5和最小下極限輪廓曲線7組成的判定區(qū)域面積最大，因此使用包絡法測量時，復雜成形特征的最大上極限輪廓曲線5中向下凹的短圓弧部分選擇圓弧半徑的最小極限偏差尺寸，而向上凸的圓弧部分選擇最大極限偏差尺寸，其他直線段部分的尺寸畫法原理相同，在滿足尺寸技術要求前提下保證包容區(qū)間面積的最大化。因此圖4中最大上極限輪廓曲線5中向下凹的圓弧s1,s3,s6和s8選擇對應圓弧半徑最小極限偏差(最小值)畫圖；向上凸的圓弧s2,s4,s5和s7選擇對圓弧半徑最大極限偏差(最大值)畫圖。

包絡法中最小下極限輪廓曲線7如圖5所示，為了在滿足技術要求的基礎上保證最大上極限輪廓曲線5和最小下極限輪廓曲線7組成的判定區(qū)域面積最大，使用包絡法測量時，復雜成形特征的最小下極限輪廓曲線7中向下凹的短圓弧部分選擇圓弧半徑的最大極限偏差尺寸，而向上凸的圓弧部分選擇最小極限偏差尺寸，其他直線段部分的尺寸畫法原理相同，這樣的做法能夠在滿足尺寸技術要求前提下保證包容區(qū)間面積最大。因此圖5中最小下極限輪廓曲線7中向下凹的圓弧r1,r3,r6和r8選擇對應圓弧半徑最大極限偏差(最大值)畫圖；向上凸的圓弧r2,r4,r5和r7選擇對應圓弧半徑最小極限偏差(最小值)畫圖。

雖然上面結合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明的原理進行了詳細的描述，本領域技術人員應該理解，上述實施例僅僅是對本發(fā)明的示意性實現(xiàn)方式的解釋，并非對本發(fā)明包含范圍的限定。實施例中的細節(jié)并不構成對本發(fā)明范圍的限制，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術方案的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均落在本發(fā)明保護范圍之內。