本實(shí)用新型涉及一種工件表面變形測(cè)定裝置，尤其適用于表面形狀復(fù)雜的工件的變形測(cè)定，屬于測(cè)試計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

對(duì)于一些工件，由于薄壁件熱處理方法、加工精度、加工順序先后不一致等因素，容易引起工件表面變形，在變形量超出一定范圍時(shí)即為不合格工件。目前現(xiàn)狀是：工件在進(jìn)入下一工位前未進(jìn)行表面變形判定，所有工序結(jié)束后整體裝配時(shí)才發(fā)現(xiàn)工件變形過(guò)度，導(dǎo)致前期所有的工位都造成了加工浪費(fèi)以及不良品浪費(fèi)。

為了杜絕這種由于初期加工不合格導(dǎo)致的浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，有必要對(duì)工件表面變形進(jìn)行提前測(cè)定。在工件進(jìn)入下一個(gè)工序前，就需要對(duì)工件進(jìn)行表面變形量的測(cè)定，不合格的產(chǎn)品將不再進(jìn)入下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從而有效降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)的浪費(fèi)。

但是工件，尤其是薄壁件的變形量一般較小，為1-2毫米，肉眼難以發(fā)現(xiàn)，且手工測(cè)量難度大。因此，對(duì)于其表面變形的測(cè)定一直是本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭及安裝有該探測(cè)頭的系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭，其特征在于：包括外殼，探針、力傳導(dǎo)件、復(fù)位彈簧均設(shè)于外殼內(nèi)部，探針的針頭露于外殼外部；探針下部與力傳導(dǎo)件連接，復(fù)位彈簧套設(shè)于探針外部，復(fù)位彈簧上端為力傳導(dǎo)件，復(fù)位彈簧下端為外殼的內(nèi)表面；探針的尾部穿過(guò)外殼與電極連接；

電極下方設(shè)有極距變化式電容位移傳感器，電極與極距變化式電容位移傳感器之間留有間隙。

優(yōu)選地，所述探針外部同軸設(shè)有滑動(dòng)襯套，探針可沿著滑動(dòng)襯套軸向移動(dòng)，滑動(dòng)襯套設(shè)于所述外殼內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述外殼頂部設(shè)有孔，所述探針的針頭穿過(guò)該孔露于外殼外部。

優(yōu)選地，所述探針通過(guò)螺釘與力傳導(dǎo)件連接。

優(yōu)選地，所述外殼外周設(shè)有安裝座。

本實(shí)用新型還提供了一種工件表面變形測(cè)定系統(tǒng)，其特征在于：包括

上述的工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭；

用于安裝工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭及待測(cè)工件的機(jī)架；

用于對(duì)極距變化式電容位移傳感器的極距變化量進(jìn)行處理并顯示的處理及顯示裝置。

優(yōu)選地，所述機(jī)架包括支架，夾具設(shè)于支架上，夾具上設(shè)有根據(jù)工件所要測(cè)量的變形面測(cè)定點(diǎn)所設(shè)計(jì)的安裝板，工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭上部通過(guò)安裝座設(shè)于安裝板上，極距變化式電容位移傳感器通過(guò)安裝架設(shè)于安裝板下方。

優(yōu)選地，所述夾具上設(shè)有用于定位并支撐待測(cè)工件的定位銷以及支承釘。

本實(shí)用新型還提供了一種工件表面變形測(cè)定方法，其特征在于：采用上述的工件表面變形測(cè)定系統(tǒng)，步驟為：

步驟1：取工件模板放置于各工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭上，設(shè)定此時(shí)各工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭的極距變化式電容位移傳感器的電容量為基準(zhǔn)值，此時(shí)的極距為標(biāo)準(zhǔn)距；

步驟2：取下工件模板，將待測(cè)定的工件放置于各工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭上，測(cè)量此時(shí)各工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭的極距變化式電容位移傳感器的電容量變化量，從而求出此時(shí)的極距，此極距與標(biāo)準(zhǔn)距的差值即為形變量；

步驟3：通過(guò)顯示器將該形變量及工件合格與否顯示出來(lái)。

優(yōu)選地，設(shè)定合格品的形變范圍k1-k2，當(dāng)形變量＞k2或者＜k1時(shí)，顯示器將顯示該工件不合格；當(dāng)k1＜形變量＜k2時(shí)，顯示器提示該工件合格。

本實(shí)用新型提供的裝置利用接近傳感器的工作原理，將工件的物理形變量轉(zhuǎn)化為電容器的電容變化量，電容器的震蕩狀態(tài)的改變轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再通過(guò)放大器放大后，轉(zhuǎn)化為變化量輸出值。根據(jù)需要的測(cè)定點(diǎn)個(gè)數(shù)布置探測(cè)頭，并通過(guò)顯示器輸出每一個(gè)點(diǎn)的形變值及形變是否合格的信號(hào)。

本實(shí)用新型為薄壁件變形量的測(cè)量提供了一種安全可靠的新方法，其具有如下有益效果：

(1)靈敏性好，分辨力高。高阻抗、小功率，因而所需的輸入力很小，輸人能量也很低。電容式傳感器因帶電極板間靜電引力極小，因此可以做得很靈敏，分辨力非常高，能感受0.001μm甚至更小的位移。

(2)溫度穩(wěn)定性好。傳感器的電容值一般與電極材料無(wú)關(guān)，有利于選擇溫度系數(shù)低的材料，又因本身發(fā)熱極小，對(duì)穩(wěn)定性影響甚微。

(3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。待測(cè)體是導(dǎo)體或半導(dǎo)體均可，可在惡劣環(huán)境中工作。電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，可做得非常小巧，以實(shí)現(xiàn)某些特殊的測(cè)量；能工作在高低溫、強(qiáng)輻射及強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣的環(huán)境中，也能對(duì)帶有磁性的工件進(jìn)行測(cè)量。

(4)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。由于極板間的靜電引力很小，可動(dòng)部分做得很小很薄，因此其固有頻率很高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短。工件所有點(diǎn)的測(cè)量動(dòng)作在工件放置好之后的1秒內(nèi)即能完成。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)施例提供的工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)施例提供的工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)施例提供的工件表面變形測(cè)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)施例提供的工件表面變形測(cè)定系統(tǒng)工作示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

圖1和圖2分別為本實(shí)施例提供的工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，所述的工件表面變形測(cè)定探測(cè)頭由探針10、安裝座20、外殼30、電極40、上部滑動(dòng)襯套50、下部滑動(dòng)襯套60、力傳導(dǎo)件70、復(fù)位彈簧80、螺釘90構(gòu)成。

探針10、上部滑動(dòng)襯套50、下部滑動(dòng)襯套60、力傳導(dǎo)件70、復(fù)位彈簧80均位于外殼30內(nèi)部。外殼30頂部開有小孔，探針10的針頭穿過(guò)該小孔，露于外殼30外部。上部滑動(dòng)襯套50、下部滑動(dòng)襯套60分別套在探針10的上、下部外側(cè)，探針10可沿著滑動(dòng)襯套軸向單向移動(dòng)，探針10下端通過(guò)螺釘90與力傳導(dǎo)件70連接，即探針10穿過(guò)力傳導(dǎo)件70；復(fù)位彈簧80套在探針10的底端，復(fù)位彈簧80上端為力傳導(dǎo)件70、下端為外殼30的內(nèi)表面。

同時(shí)，探針10穿過(guò)外殼30通過(guò)螺紋與電極40連接。電極40下方設(shè)有極距變化式電容位移傳感器100。初始狀態(tài)，電極40與極距變化式電容位移傳感器100之間間隔一定的距離。

當(dāng)探針10在變形面的壓力作用下向下移動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)傳導(dǎo)件70壓縮彈簧80，同時(shí)，通過(guò)螺紋連接的電極40一同向下運(yùn)動(dòng)，探針10的位移量即為變形面沿著探針?lè)较虻男巫兞?，該形變量最后轉(zhuǎn)化為極距變化式電容位移傳感器100的極距變化量。

同時(shí)，為了探測(cè)頭使用時(shí)自身的裝配固定，在外殼30上部外周套有安裝座20，安裝座20與外殼30通過(guò)螺紋連接。

結(jié)合圖3，本實(shí)施例還提供了一種工件表面變形測(cè)定系統(tǒng)，包括支架110，夾具120通過(guò)安裝孔124安裝在支架110上。根據(jù)工件所要測(cè)量的變形面測(cè)定點(diǎn)設(shè)計(jì)專用的安裝板130，并安裝在夾具120上。將探測(cè)頭A安裝在安裝板130上，探測(cè)頭的安裝座20卡于安裝板130上部，安裝板130下部設(shè)有安裝架140，通過(guò)安裝架140將極距變化式電容位移傳感器100安裝在合適的位置。

同時(shí)，電容位移傳感器100與處理器以及顯示器連接。

結(jié)合圖4，工件表面變形測(cè)定系統(tǒng)使用時(shí)，將工件150設(shè)于探測(cè)頭上，并通過(guò)定位銷121、122以及支承釘123定位并支撐住工件150。

工件表面變形測(cè)定系統(tǒng)的工作原理：設(shè)計(jì)、制作并安裝好測(cè)定系統(tǒng)后，取工件模板通過(guò)支承釘支撐，設(shè)定此時(shí)電容量為基準(zhǔn)值，此時(shí)的極距為標(biāo)準(zhǔn)距；然后取下模板，將待測(cè)定工件放置好后，測(cè)量此時(shí)的電容量變化量，從而可以求出此時(shí)的極距，此極距與標(biāo)準(zhǔn)距的差值即為形變量。

該形變量可以通過(guò)顯示器顯示出來(lái)，同時(shí)，設(shè)定合格品的形變范圍k1-k2，當(dāng)形變量＞k2或者＜k1時(shí)，顯示器將顯示該工件不合格；當(dāng)k1＜形變量＜k2時(shí)，顯示器提示該工件合格。