薄壁多孔件三坐標測量的應用

摘 要：簡要分析了薄壁多孔零件檢測現狀，敘述了三坐標測量薄壁多孔零件位置的優點，提出了檢測方法應用原則，三坐標測量方法和標準實物。

關鍵詞：薄壁多孔零件；坐標測量；標準實物

1 引言

企業在生產過程中經常遇到薄壁多孔零件的加工及測量問題，薄壁多孔件由于料簿、孔本身尺寸精度高、相關尺寸之間有較高的形位公差，故加工過程中孔位置不易保證。在大批量及低精度生產中，為保證零件裝配互換性，一般使用位置量規進行檢測，但此方法有易磨損，不可讀等缺點。在單件高精度的測量中，我們需要精確地分析零件位置公差的偏移方向及相關值，以便進一步的了解零件的狀態。隨著三坐標測量機的廣泛應用于對各類零件的自動監測，可利用計算機對測量所得數據進行在線分析，以判別被測工件是否合格，來確定工藝能力是否滿足，精確分析誤差偏離趨勢，不斷修正尺寸，改進加工工藝。

下面以我公司零件“夾板”為例，對該零件進行尺寸及形位公差分析，再用三坐標進行測量。

2 尺寸及形位公差分析

對一個零件尺寸形位公差進行三坐標測量之前，需對此尺寸被測要素、基準要素、零件特征進行分析，為建坐標系作準備；同時分析此工件應用的公差原則，此零件尺寸被測要素和基準要素同時應用了最大實體原則。最大實體原則：形位公差值是零件處于最大實體狀態是給定的，即實際尺寸不超過實效尺寸。若被測要素或基準要素偏離最大實體狀態時，其形位公差值可以得到補償。即當三個被測孔φ1.50+0.075、基準孔φ6.50+0.09、基準扁8.80-0.09處于最大實體狀態時，對基準A、B的位置度公差帶直徑為公差值φ0.05mm，軸線在理論正確位置上的3個圓柱體內的區域。

3 三坐標的應用

3.1 機器使用環境

在三坐標測量系統中，溫度、濕度是很重要的因素。在測量過程中如果環境溫度變化，將達不到原標定的精度，測量結果將會發生誤差。濕度過大，容易造成電子元器件的短路；濕度過小，容易產生靜電。我公司使用的是ZEISS公司的VISA型號的三坐標測量機，采用的是CALYPSO系統。

溫度范圍18℃～22℃溫度變化1.0K/h；1.5K/d

溫度梯度1.0K/m相對濕度40%to60%

3.2 零件坐標系的建立

在精確的測量工作中，正確的建立坐標系，同樣是非常重要的，為了得到一個正確的檢測結果，在檢測一個零件前，應先建立零件坐標系。

建坐標系的方法有多種：（1）“3-2-1坐標”：控制Z軸、X軸的方向和位置及原點的位置；（2）平移坐標：可移動坐標的任意坐標或全部坐標到拖放的元素上或者將坐標系沿其坐標軸方向平移到輸入窗口中輸入的數值大小的一段距離；（3）旋轉坐標：將“基準坐標”旋轉所得后的新坐標；（4）利用三點偏移坐標系；（5）利用三點、多點擬合坐標系；（6）利用兩點偏移坐標系；（7）合并坐標系等等。

以我公司零件“夾板”為例，將運用典型的“3-2-1坐標”：首先選擇合適的探頭、探針，針對薄壁多孔零件的特性，此零件可選用φ0.5探針薄壁、小孔進行測量（注意設置回退距離≤0.2，以防撞針）。校驗后，將零件放置專用夾具上（夾持13.8部位），手動打點測量所有的被測要素、基準要素、零件上的一個平面PLN1，再構造“中分”基準B8.80-0.09的一條對稱中心線BFLN1，所有準備工作做好后，建立坐標系（圖1）：將第一個窗口拖入平面PLN1，以確定Z軸方向；第二個窗口拖入構造中心線BFLN1，以確定X軸方向；將第三個窗口拖入基準孔φ6.50+0.09（CIR1），以確定原點，添加并激活。這樣一個完整的新坐標系就建成了。

3.3 計算位置公差

為了精確的計算位置公差，本例需將當前零件坐標設置成極坐標，可將該元素屬性頁顯示的幾何參數中理論值改為圖紙要求尺寸，如：29.7°、φ11.9，因被測要素和基準要素同時應用了最大實體原則，需對被測元素φ1.5的特性進行設置：“評定方法與分配”中選擇“內切”，同理對基準要素進行設置，然后選擇工具欄“形位公差”，元素名后有一方框，選擇“MMC”，接下來將被測要素CIR1實測值[紅線框]拖入“元素名”，輸入理論公差值φ0.05，點擊“接受”，創建的該孔位置公差被自動添加數據中。

4 結束語

以上所述是單個零件的單個尺寸所進行的操作。若需對多個零件、多尺寸進行測量，可選擇以質量狀態較好的作為標準實物，對其進行編程，后續零件的測量，只需手動測量確定該零件坐標系的元素，其余元素執行程序即可，很大程度上節省了測量時間和勞動量。

參考文獻

[1]姜明德，楊福.公差與配合與技術測量[M].湖南：科學技術出版社，1994.

[2]于萬成.量控制與檢測技術[M].北京：機械工業出版社，2006.