一种环形锻件外形尺寸检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种环形锻件外形尺寸检测系统，其包括外形尺寸检测装置和检测实验装置，外形尺寸检测装置包括箱体、设置在箱体内部的激光扫描仪和电源模块、控制器以及数据传输装置，激光扫描仪的输出端连接所述数据传输装置的输入端，所述数据传输装置的输出端连接有远程控制装置，所述电源模块为所述激光扫描仪供电，检测实验装置包括模拟环轧机、变频器以及驱动装置。本发明专利技术利用模拟环轧机实现环形锻件的旋转，使实验装置能够模拟环形锻件实际轧制情况，为适应不同尺寸的环形锻件尺寸检测，本发明专利技术设计的模拟环轧机在其底盘上安装了可移动支撑辊装置和滚轮装置，在主轴上安装了可调节固定装置，根据所检测环形锻件的尺寸进行调整。

【技术实现步骤摘要】
一种环形锻件外形尺寸检测系统
本专利技术涉及锻件检测领域，具体地涉及一种环形锻件外形尺寸检测系统。
技术介绍
环形锻件是航空、航天和航海领域中应用非常广泛的高精度重要零件，是航空、航天和船舶发动机中的重要承力单元。目前，环形锻件普遍由辗压轧制技术在高温环境下制造而成。这种生产工艺要求锻件一次性轧制成型，在轧制过程中，锻件始终处于高温和旋转状态。受轧制温度范围窄、成形截面形线相对复杂、尺寸和形状波动起伏大等因素影响，成形中的锻件经常因为几何尺寸和几何形状误差无法达到轧制工艺要求的变形量，致使锻件无法获得良好的内部组织而影响环形锻件的质量和性能，甚至部分成品锻件还因尺寸和形状精度低而报废。迄今为止，环形锻件轧制过程中的尺寸测量普遍采用接触式局部单点测量法，这种测量方法依靠探头点接触零件而获得位置信息并最终得到测量结果，该测量方法存在测量不连续、测量速度慢、机构延迟和磨损导致动态误差等缺陷，而且这种测量方法也无法实现对环形锻件截面形线的测量，测量结果呈现较大随机性和单一性，缺乏环形锻件外形尺寸轧制过程中的检测装置。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种环形锻件外形尺寸检测系统，不仅可以满足环形锻件轧制过程中的高温环境，而且能够模拟环形锻件轧制过程中的旋转状态，以符合环形锻件的真实轧制情况。本专利技术是这样实现的：本专利技术提供一种环形锻件外形尺寸检测系统，其包括外形尺寸检测装置和检测实验装置，所述外形尺寸检测装置包括箱体、设置在所述箱体内部的激光扫描仪和电源模块、控制器以及数据传输装置，所述激光扫描仪的输出端连接所述数据传输装置的输入端，所述数据传输装置的输出端连接有远程控制装置，所述电源模块为所述激光扫描仪供电，所述检测实验装置包括模拟环轧机、变频器以及驱动装置，所述模拟环轧机上设置有环形锻件，所述变频器用于改变所述驱动装置的频率，使所述驱动装置带动所述模拟环轧机以不同的频率进行旋转；所述模拟环轧机包括主轴、可移动支撑辊装置、可调节固定装置以及底座平台，所述主轴、可移动支撑辊装置固定在底座平台上，所述多个可移动支撑辊装置均匀分布在所述主轴的周边并借助轨道在底座平台上滑动，所述可调节固定装置固定在主轴上；所述环形锻件放置在模拟环轧机的可移动支撑辊装置上，所述环形锻件外侧设有用于防止环形锻件发生位移的滚轮装置，所述环形锻件的内侧借助于主轴上设置的可调节固定装置进行固定，从而通过主轴带动环形锻件转动，所述驱动装置安装在底座平台的侧方，驱动装置和模拟环轧机的主轴通过皮带进行连接。优选地，所述箱体的正前方开设有长方形通孔，所述激光扫描仪发出的激光通过所述通孔照射至所述环形锻件表面；所述箱体的左侧方开有通孔，用来接入连接激光扫描仪的电源线和数据传输通信线。优选地，当所述激光扫描仪测量轴向高度尺寸时，所述激光扫描仪发出的激光束与环形锻件径向截面垂直，当所述激光扫描仪测量径向外径尺寸时，所述激光扫描仪发出的激光束与环形锻件轴向截线垂直。优选地，所述模拟环轧机的底座平台上固定设置有九对轨道，所述可移动支撑辊装置设置为六个，所述滚轮装置设置为三个，所述轨道上分别开设有安装孔，六个可移动支撑辊装置和三个滚轮装置通过穿过所述安装孔的紧固件和一对轨道固定在底座平台上，并可以根据所检测的环形锻件尺寸的大小来改变每个可移动支撑辊装置和滚轮装置的位置。优选地，所述可调节固定装置上设有调节装置和三个可调节固定支架，通过调节装置改变可调节固定支架的长度，以保证三个可调节固定支架可以将环形锻件紧紧固定在模拟环轧机上。优选地，所述可移动支撑辊装置包括支撑辊、支撑辊轴、支撑支架和支撑轴，在模拟环轧机工作过程中支撑辊会随着环形锻件的旋转而绕着支撑辊轴旋转；所述可调节固定装置包括三旋转卡盘和三个可调节固定支架，所述三旋转卡盘设有三个卡座，所述卡座上设有连接套，所述连接套上设有四个第一螺丝孔，所述可调节固定支架开设有四个第二螺丝孔，借助于第一螺丝孔和第二螺丝孔通过螺丝将可调节固定支架固定在三旋转卡盘卡座的连接套上。优选地，所述变频器能够设置20Hz、30Hz、40Hz、50Hz、60Hz、70Hz、80Hz以及90Hz的频率。优选地，本专利技术还提供一种环形锻件外形尺寸检测方法，其包括以下步骤：S1、准备环形锻件，并将环形锻件和外形尺寸检测装置放置在同一条直线上，设置激光扫描仪的扫描范围，确保激光扫描仪发射的激光能够垂直照射在环形锻件的轴向截面上；S2、轴向参数检测：分别对扫描角度、扫描距离以及扫描高度进行设置，设置完成后，依次使激光扫描仪分别扫描模拟环轧机上静止或旋转的热态二阶和三阶环形锻件，并对获得的轴向参数进行保存；S3、径向参数检测：把激光扫描仪水平放置后，对激光扫描仪高度进行调整，使其高度与热态二阶、三阶环形锻件保持同一水平高度，高度调整完后分别对扫描角度、扫描距离以及扫描高度进行设置，依次使激光扫描仪分别扫描模拟环轧机上静止或旋转的热态二阶和三阶环形锻件，并对获得的轴向参数进行保存；S4、重复步骤S2-S3，对环形锻件进行反复测量，获得环形锻件轴向参数测量表以及环形锻件径向参数测量表，并根据轴向参数测量表以及环形锻件径向参数测量表绘制参数曲线，对实际锻压进行指导。优选地，所述轴向参数包括每个轴阶高度。优选地，所述径向参数包括每个径向截面外径尺寸。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：①本专利技术利用模拟环轧机实现环形锻件的旋转，使实验装置能够模拟环形锻件实际轧制情况，为适应不同尺寸的环形锻件尺寸检测，本专利技术设计的模拟环轧机在其底盘上安装了可移动支撑辊装置和滚轮装置，在主轴上安装了可调节固定装置，根据所检测环形锻件的尺寸进行调整。②为了使本专利技术的实验装置能够检测不同旋转速度下的环形锻件外形尺寸，采用变频器控制装置，能够输入不同的旋转频率，控制电机以不同的频率进行旋转，从而可以通过主轴带动环形锻件以不同的旋转频率进行旋转。③本专利技术采用了激光箱体，使激光扫描仪在恶劣的环境下工作。附图说明图1为本专利技术环形锻件外形尺寸检测实验装置的总装立体示意图；图2为本专利技术模拟环轧机立体示意图；图3为本专利技术模拟环轧机的可移动支撑辊装置的立体示意图；图4为本专利技术模拟环轧机的可调节固定装置的立体示意图；图5为本专利技术检测装置的箱体示意图；图6为本专利技术的结构示意框图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。如图1以及图6所示，本专利技术的环形锻件外形尺寸检测实验装置1包括外形尺寸检测装置2和检测实验装置3、以及外形尺寸检测实验装置正常运行所需380V和220V电源。下面对各部件进行详细说明。如图1和图2所示，环形锻件外形尺寸检测实验系统1包括外形尺寸检测装置2和检测实验装置3。外形尺寸检测装置2包括激光扫描仪10、箱体109、激光扫描仪的电源111、数据传输装置20和远程控制装置11，箱体109起到对激光扫描仪10的保护作用。在具体实施例中，激光扫描仪为二维激光扫描仪10。激光扫描仪电源111和远程控制装置113工作要接入220V工作电压，激光扫描仪电源111通过电源线110跟激光扫描仪连接，数据传输装置20通过数据通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环形锻件外形尺寸检测系统，其特征在于：其包括所述外形尺寸检测装置和检测实验装置，所述外形尺寸检测装置包括箱体、设置在所述箱体内部的激光扫描仪和电源模块、控制器以及数据传输装置，所述激光扫描仪的输出端连接所述数据传输装置的输入端，所述数据传输装置的输出端连接有远程控制装置，所述电源模块为所述激光扫描仪供电，所述检测实验装置包括模拟环轧机、变频器以及驱动装置，所述模拟环轧机上设置有环形锻件，所述变频器用于改变所述驱动装置的频率，使所述驱动装置带动所述模拟环轧机以不同的频率进行旋转；所述模拟环轧机包括主轴、可移动支撑辊装置、可调节固定装置以及底座平台，所述主轴、可移动支撑辊装置固定在底座平台上，所述多个可移动支撑辊装置均匀分布在所述主轴的周边并借助轨道在所述底座平台上滑动，所述可调节固定装置固定在主轴上；所述环形锻件放置在模拟环轧机的可移动支撑辊装置上，所述环形锻件外侧设有用于防止环形锻件发生位移的滚轮装置，所述环形锻件的内侧借助于主轴上设置的可调节固定装置进行固定，从而通过主轴带动环形锻件转动，所述驱动装置安装在底座平台的侧方，驱动装置和模拟环轧机的主轴通过皮带进行连接。

【技术特征摘要】
1.一种环形锻件外形尺寸检测系统，其特征在于：其包括所述外形尺寸检测装置和检测实验装置，所述外形尺寸检测装置包括箱体、设置在所述箱体内部的激光扫描仪和电源模块、控制器以及数据传输装置，所述激光扫描仪的输出端连接所述数据传输装置的输入端，所述数据传输装置的输出端连接有远程控制装置，所述电源模块为所述激光扫描仪供电，所述检测实验装置包括模拟环轧机、变频器以及驱动装置，所述模拟环轧机上设置有环形锻件，所述变频器用于改变所述驱动装置的频率，使所述驱动装置带动所述模拟环轧机以不同的频率进行旋转；所述模拟环轧机包括主轴、可移动支撑辊装置、可调节固定装置以及底座平台，所述主轴、可移动支撑辊装置固定在底座平台上，所述多个可移动支撑辊装置均匀分布在所述主轴的周边并借助轨道在所述底座平台上滑动，所述可调节固定装置固定在主轴上；所述环形锻件放置在模拟环轧机的可移动支撑辊装置上，所述环形锻件外侧设有用于防止环形锻件发生位移的滚轮装置，所述环形锻件的内侧借助于主轴上设置的可调节固定装置进行固定，从而通过主轴带动环形锻件转动，所述驱动装置安装在底座平台的侧方，驱动装置和模拟环轧机的主轴通过皮带进行连接。2.根据权利要求1所述的环形锻件外形尺寸检测系统，其特征在于：所述箱体的正前方开设有长方形通孔，所述激光扫描仪发出的激光通过所述通孔照射至所述环形锻件表面；所述箱体的左侧方开有通孔，用来接入连接激光扫描仪的电源线和数据传输通信线。3.根据权利要求1所述的环形锻件外形尺寸检测系统，其特征在于：当所述激光扫描仪测量轴向高度尺寸时，所述激光扫描仪发出的激光束与环形锻件径向截面垂直，当所述激光扫描仪测量径向外径尺寸时，所述激光扫描仪发出的激光束与环形锻件轴向截线垂直。4.根据权利要求1所述的环形锻件外形尺寸检测系统，其特征在于：所述模拟环轧机的底座平台上固定设置有九对轨道，所述可移动支撑辊装置设置为六个，所述滚轮装置设置为三个，所述轨道上分别开设有安装孔，六个可移动支撑辊装置和三个滚轮装置通过穿过所述安装孔的紧固件和一对轨道固定在底座平台上，并可以根据所检测的环形锻件尺寸的大小来改变每个可移动支撑辊装置和滚轮装置的位置。5.根据权利要求4所述的环形锻件外形尺寸检测系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉存，付献斌，李群，崔妍，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13