后气缸零件的三坐标阵列测量
后气缸零件的三坐标阵列测量[20200123165509]
【摘要】
为提高零件特征尺寸的测量精度和测量效率，以企业中的“后气缸”为例进行测量，通过对企业中的“后气缸”零件进行测量手段的分析、利用阵列方法测量的程序编制以及如何使用三坐标测量仪，将自己所学的理论知识和实际加工充分的联系起来，使自己对测量有进一步的了解，并且也使自己的动手能力有了很大的提高。文章论述了利用阵列的方法高效测量“后气缸”的垂直度，并编制了该零件的测量程序。
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关键字:】后气缸、三坐标测量、PC-DMIS软件程序的编制、阵列
引言 1
一、三坐标测量机设备简介 2
（一） 三坐标测量技术概述 2
（二）测量机分类及其组成 2
（三）控制系统 3
（四）三坐标测量软件 3
（五）探测系统 4
二、“后气缸”零件的测量方案设计 4
（一）零件的技术分析 4
（二）确定测量方案 5
三、零件的测量过程 5
（一）测针、加长杆、测头转角的选择 5
（二）校验测头 8
（三）对于后气缸体评价坐标系建立 11
（四）测量几何元素 14
（五）对所测元素进行垂直度评价 18
（六）查看垂直度评价报告 19
四、完整的报告 19
小 结 21
参考文献 22
谢辞 23
引言
苏州思瑞测量技术有限公司是专门从事精密坐标测量机，影像测量仪，测高仪等专业计量设备与仪器生产与服务的高新技术企业。从2012年3月份进入思瑞从事精密测量工作已经三四个月了，在思瑞学习到了很多关于质检方面的知识，并且有幸能够接触到变速箱壳体、气缸等高精密零件。它的尺寸、形状和位置都有很高的要求。在老师的指导下，学会了三坐标测量机的使用，并能独立完成中等复杂零件的测量，基本达到了三坐标测量员的技术要求，下面针对“后气缸”零件阵列测量的设备以及测量过程作简单的介绍。
一、三坐标测量机设备简介
（一） 三坐标测量技术概述
坐标测量技术的原理：任何形状都是由空间点组成，所有几何量的测量都可以归结为空间点的测量，因此精确进行空间点的采集，是评定任何几何形状的基础。
世界上第一台现代意义上的三坐标测量机是出现在1956年英国Ferranti开发的首台用光栅作为长度基准、并用数字显示的现代意义上的三坐标。
1963年10月DEA第一台行程为2500×1600×600㎜的龙门式坐标测量机
1972年世界上第一台触发式三坐标问世
（二）测量机分类及其组成
坐标测量机由测量机主机、控制系统、测头测座系统、计算机（测量软件）部分，见图1-1。
图1-1 三坐标测量机的组成
测量机的分类（结构形式）
1． 活动桥式
活动桥式测量机是使用最为广泛的机械结构形式。特点是结构简单，开敞性比较好，视野开阔，上下零件方便，运动速度快，精度比较高，见图1-2。
2.固定桥式
固定桥式测量机由于桥架稳定，刚性好，动台中心驱动、中心光栅阿贝误差小，它是高精度超高精度的首选，见图1-3。
3.高架桥式：
高架桥式适合大型或是超大型测量机，适合航空、航天、造船行业的大型零件或大型模具的测量。一般采用双光栅、双驱动等技术来提高精度。
4．水平臂式：
开敞性好，测量范围大，可以由两台机器共同组成双臂测量机，尤其适合汽车钣金件的测量。
5．关节臂式
有非常好的灵活性，特别适合携带到现场测量，对环境要求比较低
图1-2 活动桥式三坐标测量机 图1-3 固定桥式三坐标测量机
（三）控制系统
从控制的角度划分，三坐标测量机可分为手动型、机动性、CNC数控型三种模式。我下面介绍的为手动型。数控型系统是由控制器、驱动器、细分器、光栅、测头、电机几部分组成。
控制器：是数控的核心部分。
光栅尺：主要有金属和玻璃两种。
细分器：是将移相电阻链与数字逻辑电路相结合，得到细分脉冲信号。
（四）三坐标测量软件
软件的分类：通用测量软件
专用测量评价软件、统计分析软件、各类驱动、补偿功能软件
测量软件的应用：箱体类零件、自由曲面类、特定形面类、反求测量。
（五）探测系统
测头的分类：触发测头和扫描测头。常用的出发测头有机械式触发测头，应变片式触发侧头，压电陶瓷触发侧头
二、“后气缸”零件的测量方案设计
（一）零件的技术分析
零件的结构如图2-1所示
图2-1“后气缸”零件测量的3D建模
后气缸上的主要测量项目包括活塞孔和轴承孔，它们必须在形状、位置、垂直度、表面光洁度和孔径方面满足设计上的生产要求。这些孔之间是隔断。通常这些圆柱孔要求垂直度≤0.01，同轴度≤0.02mm，圆柱度≤0.01mm，部分孔径还有严格的位置精度要求。图2-2为所要测量的元素。
图2-2部分尺寸的工程图
（二）确定测量方案
我所要测量的是柱体2-柱体6的中心线与平面1的垂直度误差。从测量的精度和准确度出发，将坐标系原地建立在平面1上，Z轴为平面1的法线方向，X轴为柱1和柱3圆心连线并绕Z轴旋转180，坐标系原地位置同柱1圆心重合。
在建立了坐标系基础上自动阵列测量柱2、柱6等特征元素，并评价上述特征同平面1的垂直度误差。
三、零件的测量过程
我所选用的是活动桥式三座标测量机测量工件，选用的是直径为4㎜的测针，加长杆为20㎜。在测量过程中要做如下准备工作：
（一）测针、加长杆、测头转角的选择
测头及其转角的选择如图，因为所测元素一般，所以选择直径为4mm的测针，同时因为后气缸的通孔比较深，若是不选用加长杆，有些尺寸无法检测到，因此加长杆选择20㎜。后气缸的面上的特征都在一个方向，所以无需再添加测头角度，就需要调整测座上的A、B角都为0方向。下图为所选的测针加长杆以及所用的角度。
三坐标测量的测座有手动和自动两种，由于所需测量的要素没什么特殊的要求，因此选择手动的测座MH20I.
在测量新零件时，进入测量软件后，软件会自动弹出“测头功能”的窗口，也可以在“插入/硬件定义/测头”菜单中选择测头功能。如图3-1
图3-1 侧头功能
1．定义测头：文件名每进行一次测头配置都要用一个测头文件名来区别，文件名在测头功能窗口的测头文件名窗口输入，也可以选择以前用过的测头进行校验。测头文件的名称4BY20。
2．定义测坐：将光标点击“未定义测头”的提示语句，在测头说明的下拉菜单中选择使用的测座型号，在右侧窗口中会显示这种测座。
3．定义加长杆：如果在转接件后有加长杆，则要在下拉菜单中选择相应的长度和型号，加长杆是EXTEN20MM。
4．定义测针：在下拉菜单中按照测针的宝石球直径和测针长度选择相应的测针。如果在测头和测尖中间有加长杆，要先定义加长杆后定义测针。测尖号是TIP4BY20MM。
【摘要】
为提高零件特征尺寸的测量精度和测量效率，以企业中的“后气缸”为例进行测量，通过对企业中的“后气缸”零件进行测量手段的分析、利用阵列方法测量的程序编制以及如何使用三坐标测量仪，将自己所学的理论知识和实际加工充分的联系起来，使自己对测量有进一步的了解，并且也使自己的动手能力有了很大的提高。文章论述了利用阵列的方法高效测量“后气缸”的垂直度，并编制了该零件的测量程序。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】后气缸、三坐标测量、PC-DMIS软件程序的编制、阵列
引言 1
一、三坐标测量机设备简介 2
（一） 三坐标测量技术概述 2
（二）测量机分类及其组成 2
（三）控制系统 3
（四）三坐标测量软件 3
（五）探测系统 4
二、“后气缸”零件的测量方案设计 4
（一）零件的技术分析 4
（二）确定测量方案 5
三、零件的测量过程 5
（一）测针、加长杆、测头转角的选择 5
（二）校验测头 8
（三）对于后气缸体评价坐标系建立 11
（四）测量几何元素 14
（五）对所测元素进行垂直度评价 18
（六）查看垂直度评价报告 19
四、完整的报告 19
小 结 21
参考文献 22
谢辞 23
引言
苏州思瑞测量技术有限公司是专门从事精密坐标测量机，影像测量仪，测高仪等专业计量设备与仪器生产与服务的高新技术企业。从2012年3月份进入思瑞从事精密测量工作已经三四个月了，在思瑞学习到了很多关于质检方面的知识，并且有幸能够接触到变速箱壳体、气缸等高精密零件。它的尺寸、形状和位置都有很高的要求。在老师的指导下，学会了三坐标测量机的使用，并能独立完成中等复杂零件的测量，基本达到了三坐标测量员的技术要求，下面针对“后气缸”零件阵列测量的设备以及测量过程作简单的介绍。
一、三坐标测量机设备简介
（一） 三坐标测量技术概述
坐标测量技术的原理：任何形状都是由空间点组成，所有几何量的测量都可以归结为空间点的测量，因此精确进行空间点的采集，是评定任何几何形状的基础。
世界上第一台现代意义上的三坐标测量机是出现在1956年英国Ferranti开发的首台用光栅作为长度基准、并用数字显示的现代意义上的三坐标。
1963年10月DEA第一台行程为2500×1600×600㎜的龙门式坐标测量机
1972年世界上第一台触发式三坐标问世
（二）测量机分类及其组成
坐标测量机由测量机主机、控制系统、测头测座系统、计算机（测量软件）部分，见图1-1。
图1-1 三坐标测量机的组成
测量机的分类（结构形式）
1． 活动桥式
活动桥式测量机是使用最为广泛的机械结构形式。特点是结构简单，开敞性比较好，视野开阔，上下零件方便，运动速度快，精度比较高，见图1-2。
2.固定桥式
固定桥式测量机由于桥架稳定，刚性好，动台中心驱动、中心光栅阿贝误差小，它是高精度超高精度的首选，见图1-3。
3.高架桥式：
高架桥式适合大型或是超大型测量机，适合航空、航天、造船行业的大型零件或大型模具的测量。一般采用双光栅、双驱动等技术来提高精度。
4．水平臂式：
开敞性好，测量范围大，可以由两台机器共同组成双臂测量机，尤其适合汽车钣金件的测量。
5．关节臂式
有非常好的灵活性，特别适合携带到现场测量，对环境要求比较低
图1-2 活动桥式三坐标测量机 图1-3 固定桥式三坐标测量机
（三）控制系统
从控制的角度划分，三坐标测量机可分为手动型、机动性、CNC数控型三种模式。我下面介绍的为手动型。数控型系统是由控制器、驱动器、细分器、光栅、测头、电机几部分组成。
控制器：是数控的核心部分。
光栅尺：主要有金属和玻璃两种。
细分器：是将移相电阻链与数字逻辑电路相结合，得到细分脉冲信号。
（四）三坐标测量软件
软件的分类：通用测量软件
专用测量评价软件、统计分析软件、各类驱动、补偿功能软件
测量软件的应用：箱体类零件、自由曲面类、特定形面类、反求测量。
（五）探测系统
测头的分类：触发测头和扫描测头。常用的出发测头有机械式触发测头，应变片式触发侧头，压电陶瓷触发侧头
二、“后气缸”零件的测量方案设计
（一）零件的技术分析
零件的结构如图2-1所示
图2-1“后气缸”零件测量的3D建模
后气缸上的主要测量项目包括活塞孔和轴承孔，它们必须在形状、位置、垂直度、表面光洁度和孔径方面满足设计上的生产要求。这些孔之间是隔断。通常这些圆柱孔要求垂直度≤0.01，同轴度≤0.02mm，圆柱度≤0.01mm，部分孔径还有严格的位置精度要求。图2-2为所要测量的元素。
图2-2部分尺寸的工程图
（二）确定测量方案
我所要测量的是柱体2-柱体6的中心线与平面1的垂直度误差。从测量的精度和准确度出发，将坐标系原地建立在平面1上，Z轴为平面1的法线方向，X轴为柱1和柱3圆心连线并绕Z轴旋转180，坐标系原地位置同柱1圆心重合。
在建立了坐标系基础上自动阵列测量柱2、柱6等特征元素，并评价上述特征同平面1的垂直度误差。
三、零件的测量过程
我所选用的是活动桥式三座标测量机测量工件，选用的是直径为4㎜的测针，加长杆为20㎜。在测量过程中要做如下准备工作：
（一）测针、加长杆、测头转角的选择
测头及其转角的选择如图，因为所测元素一般，所以选择直径为4mm的测针，同时因为后气缸的通孔比较深，若是不选用加长杆，有些尺寸无法检测到，因此加长杆选择20㎜。后气缸的面上的特征都在一个方向，所以无需再添加测头角度，就需要调整测座上的A、B角都为0方向。下图为所选的测针加长杆以及所用的角度。
三坐标测量的测座有手动和自动两种，由于所需测量的要素没什么特殊的要求，因此选择手动的测座MH20I.
在测量新零件时，进入测量软件后，软件会自动弹出“测头功能”的窗口，也可以在“插入/硬件定义/测头”菜单中选择测头功能。如图3-1
图3-1 侧头功能
1．定义测头：文件名每进行一次测头配置都要用一个测头文件名来区别，文件名在测头功能窗口的测头文件名窗口输入，也可以选择以前用过的测头进行校验。测头文件的名称4BY20。
2．定义测坐：将光标点击“未定义测头”的提示语句，在测头说明的下拉菜单中选择使用的测座型号，在右侧窗口中会显示这种测座。
3．定义加长杆：如果在转接件后有加长杆，则要在下拉菜单中选择相应的长度和型号，加长杆是EXTEN20MM。
4．定义测针：在下拉菜单中按照测针的宝石球直径和测针长度选择相应的测针。如果在测头和测尖中间有加长杆，要先定义加长杆后定义测针。测尖号是TIP4BY20MM。
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