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三坐标测量方法中得位置度
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浅谈简易检具测量位置度的方法
俞肖冰[摘 要]本文针对公司工程产品部分批量生产的零件，分析了其位置度检测几种方法的优缺点，同时介绍了两种零件简易检具的设计原理、使用方法及优点，为现场检测人员的检测操作提供指导，提高工作效率，为检测节约成本。[关键词]位置度；三坐标；检测 检具中图分类号：TG806 文献标识码：A 文章编号：X（6-01一、前言位置误差中的位置度是大多数零件衡量质量好坏的重要指标之一，而检测的手段和評判方法也是五花八门，所选择的基准很难与加工或使用的基准统一。为了保证检测结果的真实性和准确性，降低错判和漏判的概率，本文结合零件在使用中的实际情况，分析了设计制作的简易检具在实际使用中，如何更经济、更高效的完成零件位置度的检测。二、问题的提出零件在机械加工过程中由于受残余收缩、受力变形、热变形、振动和磨损等因素的影响，必然会产生形状误差和位置误差，而这些误差将直接影响零件的使用性能，进而影响机器的性能，因此零件在设计时就必须采用相应的公差进行限制，并在加工后采用必要的测量手段加以体现，用来评定产品合格与否，并用于分析产生不合格品的原因，以便改进生产工艺过程，提高产品设计和加工精度，确保产品质量。我公司每天外购的零件有数十批次，达到数百上千件，如何有效地保证零件的质量，又不影响生产和装配，是我们面临的一大挑战。而位置度是反映零件质量的重要项目之一。对于位置度的检测，利用人工测量既费时，并且误差较大，人为因素较大，不能保证其准确性；而利用三坐标测量机进行测量，虽保证了检测的准确性，但检测成本较高，费时费钱，而且我们工程产品都是批量生产，全部上三坐标检测是不现实的，因此，我针对一些零件位置度的要求，结合使用要求，设计并制作了一些针对性的检具，通过检具，可以快速的在工作现场，对每个零件进行定性检验。并在后期的实际操作中得到了验证，得到了技术部门的肯定。三、常规检测方法1、在生产现场，我们通常采用常规手段检测位置度误差。在检测时需在平板上借助六面角铁、升降规、摇表、标准块测量，并做好数据的记录，通过计算得到位置度误差，这种方法对检查员的技术要求高，操作复杂，费时费力，易产生测量误差，而且易出现错检、漏检现象。2、在仲裁检测时，我们一般采用三坐标测量机检测，而位置度检测时由于基准选择不当会产生较大误差。如ZL403223一档行星架，设计中是以轴承孔为基准，而在实际加工时是用与轴承孔一刀下的面作为工艺基准来保证其余工序的加工，达到图样规定的要求，若测量时所选基准与工艺基准不重合，会使各被测孔的轴线由于垂直度因素发生偏移，孔的进口与出口的坐标位置不同，投影在坐标系中是一条斜线，从而影响被测孔的位置度。由于测量系统自动补偿的原因，数据分析时很难发现。另外被测孔的表面粗糙度较差也会影响测量数据，很难反映数据的真实情况。四、制动器检具的设计原理制动器是机械的重要部分，制动器的刹车效果的好坏决定了机械的安全性能。但在实际的检验过程中，制动器手柄的角度和定位孔位置度的检验难度非常大，在实际检验中，4-φ15孔的位置度要求在0.06mm以内，角度要求控制在0-8度之间，如图1：而在实际检验中，由于工件的复杂，无法定位找准基准，4孔的位置度和角度经常出现测量误差而造成制动器在实际安装装配中无法正常装配（或虽安装上但精度达不到要求），从而影响生产和降低机械的安全性能。用摇表、升降规和块规等量具测得的X实际和Y实际尺寸，用内径量表测得小孔和基准外圆φ130的实际尺寸的所有数据后，用公式计算出位置度。4个孔全部测出后（同样的方法测量4次），取最大值为该4孔的位置度值。用这种方法测量位置度，误差较大而且测量速度较慢，检验一个零件需花费1小时左右，不适合批量零件的检验。故设计了如上图所示的专用检具：此检具以φ130孔为定位基准，4-φ15孔的位置度保证在φ0.020mm之内，定位后，如制动器的4孔能与检具上的4孔重合，则视为此制动器的孔位置度合格，如有偏差，则此制动器的位置度超差，判断不合格。同理，角度测量也是如此，也是以φ130孔为定位基准，定位后，如制动器的手柄孔位置在检具手柄的两孔的角度范围内，判断尺寸A与角度均为合格，如超出范围，则判定不合格。此方法可检测YD13系列等十余种型号的制动器，既简单又高效，并在实际的检验中得到了验证，不但保证了零件的精度，也提高了工作效率。五、ZL40直接档油缸检具的设计原理：ZL40的直接档油缸体积大，分量重，位置度要求高， 由于结构原因，在实际测量中人工根本无法进行检测，因此只能借助三座标测量机进行检测，这就造成零件检测耗时长，成本高。并且由于检测数量有限，易导致漏检现象，因此在实际装配过程中还经常出现因位置度超差而无法装配的零件，为此，我设计了一专用检具，如图2：以φ250JS6外圆为基准，再穿入3根φ10H8销子定位（检具的3-φ10H8孔位置度保证在φ0.03mm之内），后再用φ13的销子进行穿插（检具的12-φ13孔的位置度保证在φ0.10mm之内），如都能通过，则该零件判定为合格，如φ10H8销子或φ13销子只要有一处无法穿入，则该零件为不合格。该检具简单实用，检验一个零件的位置度只需5分钟左右，并且装配合格率达100%，大大提高了检测效率，保证了生产进度。六、结束语位置度的检测是各类零件形位公差检测的重要项目之一，在我们实际使用中，针对各零件的特征，结合装配的实际情况，完全可以设计制作出一些合理的简易检具来进行监控，提高工作效率，节约检测成本，避免一些不必要的风险，只有这样，才能降低故障率，并使检验方法不断创新。参考文献[1] 董树信等.公差与技术测量.辽宁：人民出版社，1980年.
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59 西飞 基于三坐标测量机的位置度误差检测技术研究-禄超峰
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三座标如何选择合理的测量方法
测 量 方 法 汇 编LIQ 搜集整理海克斯康论坛目录1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 箱体类工件的测量（2） 位置度误差测量技术（
18） 齿套第一、二速倒角的定直径的深度测量方法的研究（22） 圆柱曲面上均布或非均布孔的测量（23） 双相关误差补偿位置度的测量（24） 中间点方法解决偏差大的测量问题（25） 螺纹孔位置尺寸的正确测量（26） 止回阀的斜孔的测量和误差分析（29） 最小区域法评定圆周分布孔组的位置度误差（30） 圆柱齿轮的坐标测量机测量方法（32） 利用高效快捷的测量工具- CMM 测量小孔的孔径和分度误差（34） 面与面垂直度的测量方法的分析（35） 关于测量机手动测量出现极大误差的原因分析（37） 浅析在三坐标领域里的间接测量（38） 斜向圆跳动的测量（39） 浅谈三坐标在汽车机加件检测中的应用实践（45） 小于二分之一圆弧的优化测量（50） 关于大圆弧小半径的测量（52） 小平面与相关尺寸的测量的经验介绍（53） 跳动的三坐标的测量方法（54） 间接测量深孔零件（56） 内孔槽的测量及误差分析（57） 介绍一种测量零件喉部长度的方法（58） 三坐标中的自动定位功能的应用（60） 用三坐标测量圆度（61） “大半径小圆弧”测量方法初探（64） 大半径短圆弧类样板量具的测量方法探讨（68） 短圆弧的精确测量（69） 同轴度测量方法的应用（73） 三坐标PC-DIMS 软件全方位解决位置度误差的测量技术（76） 位置度的三坐标测量方法的实践（81） 大孔径零件同轴度的测量（86） 浅谈三坐标机对孔、轴、平面尺寸的正确测量（87） 浅析三坐标测量周轴度方法（91） 三坐标测量机测量平面间垂直度方法探讨（92） 三坐标测量斜孔的方法（94） 短圆弧和短直线（96） 三坐标对螺纹孔位置尺寸测量方法的探索（97）1一 箱体类工件的测量撰稿：邢建忠 一、 箱体类工件的检测特点： 箱体类工件是动力机械制造的重要组件，它的原材料多为铸铁和铝合金。设计和制造精度非常高，加工难度 较大，因此，许多关键重要部件都选择专用机床或数控加工设备进行加工，而且还要配有精良的刀具，制造成本 很高。如图所示：从检测上来看，该类工件一是送检工序多，其中不少项目都由工艺规定 100%测量；二是大多都以坐标尺寸 和形位公差的测量为主。所以，从事这类工件检测的人员除要了解加工工艺外，对形位公差的理论研究和实际应 用也要有一个基本的了解。 二、 测头的配置： 箱体类工件一般相对体积都比较大，而且结构又比较复杂，因此，进行一些特殊测头的选配是十分必要的， 它直接影响到其整个测量过程。 1、 测头座（TH5/PH10M） 测头座要根据实际需要选择，一般当工件体积大而且复杂时，应选择可连接更长加长杆的 PH 测座，必要时 还应配置其它测座，如 TH5 测座，以构成双测座系统。其中 PH 测座旋转位置可多达 720 个，特别适合箱体类 工件的检测。而 TH5 测座不仅有 5 个插接口，而且还可加接更重的测头组合。从而，使测量更加灵活方便。如 图所示： 2、星形测头，这是箱体类工件测量的重要组件之一，它主要用于精度较高的 深孔、平面或槽等的测量，缺少了该项测头，那么，将有好多项目则很难检测；23、盘型测头，它主要用于较深盲孔定向公差以及同轴度等的测量，因为这些测量可以不考虑坐标尺寸，所 以，无须进行测头的校验就可直接使用，我们称其为“即插即用”测头；4、TP7 测头，它具有很高的测量精度（0.25μm） ，而且可配装较长较大的测头，是大型箱体类工件测量的 必备选件之一。但使用时需要选择相对较大的测力，否则由于结构的原因精度将达不到要求；5、用于 TH5/PH 测座的加长杆(其长度如，50mm，100mm，200mm 等)，它与星形测头、盘型测头等连接后其 测量空间将得以进一步的扩展。而且，由于其传感器在加长杆的前头，且测量精度损失较小；6、 肘型接杆， 这是意大利 DEA 公司的测头选件之一， 其旋转范围 A （±90°） B ，（0°～360°） 可连接 50mm， ， 100mm， 200mm， 甚至更长的加长杆， 与该公司的 TF6/TF8 测头体相配接。 若配置一个转换接头， 还可与 RENISHAW 的 TP2/TP20 测头体配接使用。是箱体类工件特殊角度或测头难于接近部位测量的必备选件之一3三、 特殊测头的校验及应用技巧： 测头的标定与校正是 CMM 进行测量操作的一项重要内容。 其目的是通过这个操作过程， 即可获得一个或多个 测尖的动态半径， 并且又可精确地求得一组不同方向测头中心的机械偏置， 以便在检测中系统能自动进行测头偏 置的换算，保证测量结果的正确性。 1、 星形测头的校验 星形测头由装在一个主测杆上的 4＋1 个测针组成（如图 a 所示） 。一种为固定测针式， 即测针组合不允许 用户自行拆装；另一种则是可变测针式，用户可根据检测要求自行组配。其中 2、3、4、 5 号测针应成 90 度夹角均布组装，它们可有不同的长度，但必须有相同的测头半径， （为 方便自动 ― a ― 校验，建议 2、3、4、5 号测针应等长度配置） 。由这样组成的测头 组才能使每个测针即可单独使用，又可将星形测头当成整体使用。但是无论单独使用还是 当成整体使用，都必须对每个测针进行单独校验。为了便于说明，我们称第 1 个测头 （A0,B0）的 1 号测针的校验为标定，其余均称为校正。 下面我们着重讨论的是如何用球形规校验星形测头。 问题 1：当校正球的位置已被移动，如何继续进行新的测头校正？其解决的方法是： 只要将原用以标定第一个测头（A0,B0）的 1 号测针在变换位置后的球形规上再进行一次重新标定，而后便 可按常规继续进行新的测头校正了。 问题 2：只有一个球形规的情况下如何完成全部星形测头的校验？其解决的方法是： 只有一个标准球要校正多个方位的星形测针确实存在一定问题。 但从实际情况来看， 一台机器及便配置两个 或三个标准球， 若摆放不当照样还会发生碰撞。 那么用一个标准球到底能不能进行多个方位的星形测针自动校正 呢？事实上只要方法正确是完全可能的。其有关规则和操作方法如下： 1.1.在同一组测头的校正过程中，标准球的位置如若已被移动，此时必须重新进行测头标定。 （即用第 1 个 测头（A0,B0）的 1 号测针在新位置的标准球上再进行一次测头标定） ，然后即可接着进行新的测头校正； 1.2.测头的标定和校正操作可在测量过程中随时进行，但应尽量选择机器坐标系； 1.3.根据 PH 测座 A，B 的定义方向，在进行星形测头的校正时应调整标准球的支撑杆，使其与将要变换位 置后星形测头的 1 号测针平行。如图所示： 例如【c1：A0，B0】【c2：A90、B-90】【c3：A45、B-90】 、 、 ；41.4、按上面图示以手动方式采点。即在机器坐标系下用星测头（A0，B0）的 1 号测针在调整好指向的球形 规上方采一形，以确定球形规进行标定或再校正的大致位置，然后，程点序便自动对所选角度星形测头的全部测 针进行校验了。 2、整体使用星形测头时的测针半径补偿 不同的测量系统对星形测头整体使用时测头半径补偿的方式都有自己的规定。 然而， 组合在一起的 4 个星形 测针其物理制造半径虽然相同，但“动态半径”总不能相同（事实上就是同一个测针换位后的动态半径也不可能 完全一样） 。纠其原因，这主要来自触发式测头的各项异性，由于这种各项异性使测头采样运动的“滞后量”并 不是一个“定值” ，所以，星形测头的 4 个测针经校验后其“动态半径”就很难一致了。那么，比较理想的测头 半径补偿值应该是什么呢？这一问题多家用户都做过尝试，我们倾向于取 4 个测针半径的平均值，因为，这种方 式比较简单且无须操作员在测量中增加任何额外的操作和计算。 3、星形测头半自动测内圆/外圆 若你的系统中没有此功能，而星形测头使用又很频繁，建议用户可自行开发一个用于该测量的实用程序。其 中星形测头测内孔可做成一个“傻瓜”式程序，没有任何人机对话， 更无须记准测针号，其操作时只要将星形测头手动移到孔中，即可进 行自动测量；而星形测头半自动测外圆，需要操作员输入的参数也仅 仅限于外圆的直径、中心坐标、采样深度和定位高度几项。 4、盘形测头和柱型测头的校验 该两项测头的校验，请详见各自使用系统的操作手册。 四、工件的吊装及支撑附件： 将大型工件安全平稳地放到坐标测量机的工作台上，必须有一台 好的吊装设备。单臂起重机占地面积小，起吊重量可达 3000kg，完全 可满足诸 如发动机机体、缸盖、曲轴等重型工件的吊装，用户可根据 实际进行恰当选择。需要一提的是，为了确保吊装和测量机大理石工 作台的绝对安全，在购买该类吊装设备时，应要求供货方提供可调整 变速的机型，以便吊装时随意进行操作速度的选择（标准速度/慢速） ， 必要时还应加装紧急断电按钮。大致结构如上图所示； 在箱体类工件的检测中，为保证装夹安稳和避免测头在机器坐标 系的-Z 方向超程，必须要有一些辅具来支撑。如垫铁、角铁、千斤顶以及虎钳等。如图所示：5五、箱体类工件常用的找正方法： 1、 测量基面的选择原则 测量基面的选择必须遵守基面统一的原则，既测量基面应和设计基面 工艺基面 装配基面相一致。 当工艺基面不能与设计基面一致时，应遵守下列原则： 1.在工序间检验时，测量基面应与工艺基面一致； 2.在终结检验时，测量基面应与装配基面一致； 2、辅助基面的选择原则 1.选择精度较高的尺寸或尺寸组（如尺寸较长的尺寸组）作为辅助基面。当没有合适的辅助基面时，应 事 先加工一辅助基面作为测量基面； 2.应选择稳定性较好且精度较高的尺寸作为辅助基 面； 3.当被测参数较多时，应在精度大致相同的情况下，选择各参数之间关系较密切的，便于控制各参数的 一参数（或尺寸）作为辅助基面； 3、找正第 1 轴所选元素： ○线元素、面元素以及构造的线元素、面元素4、找正第 2 轴所选元素： ○除了线元素、面元素，还可用点元素（点、圆、球等）,以及由各种类型元素再构造的建轴元素。 如：一圆与一槽的连线、两圆中点与两圆中点的连线、圆与交点的连线等等诸多组合。5、下面是几种常用的找正方法示意图： 1、 一平面两孔2、 一圆柱（包括阶梯柱）两孔3、 一平面（包括三阶平面）一线64、 一平面一圆柱（包括阶梯柱）5、一圆柱（包括阶梯柱）一线6、两平面六、有关形位公差述语介绍（GB 1183―80） 1. 单一要素的作用尺寸（简称作用尺寸） ： 指在结合面的全长上，与实际孔内接（或与轴外接）的最大（或最小）理想轴（或孔）的尺寸（见下图） 。2. 关联要素的作用尺寸（简称关联作用尺寸） ： 指在结合面的全长上，与实际孔内接（或与轴外接）的最大（或最小）理想轴（或孔）的尺寸，而该理想轴 （或孔）必须与基准要素保持图样上给定的几何关系（见下图） 。3、单一要素的时效状态： 指由图样上给定的被测要素最大实体尺寸和该要素轴线或中 心平面的形状公差所形成的综合极限边界；该7极限边界应具有理想形状（见下图） 。4、关联要素的时效状态： 指由图样上给定的被测要素最大实体尺寸和该要素的定向或定位公差所形成的综合极限边界， 该极限边界应 具有理想形状并应符合图样上给定的几何关系（见下图） 。5、包容原则： 要求实际要素处处位于具有理想形状的包容面内的一种公差原则，而该理想形状的尺寸应为最大实体尺寸。 6、最大实体原则： 被测要素或（和）基准要素偏离最大实体状态，而形状、定向、定位公差获得补偿值的一种公差原则。 6． 当最大实体原则应用于被测要素时， 1、 则被测要素的形位公差值是在该要素处于最大实体状态时给定的。 如被测要素偏离最大实体状态，则形位公差值允许增大，其最大增加量（即最大补偿值）为该要素的最大实体尺 寸与最小实体尺寸之差。 6.2、当最大实体原则应用于基准要素而基准要素本身又要求遵守包容原则时，则被测要素的位置公差值是 在该基准要素处于最大实体状态时给定的。 如基准要素偏离最大实体状态， 即基准要素的作用尺寸 （单一或关联） 偏离最大实体尺寸时，被测要素的定向或定位公差值允许增大。 当最大实体原则应用于基准要素，而基准要素本身不要求 遵守包容原则时，则被测要素的位置公差值是在 基准要素处于实效状态时给定的。如基准要素偏离实效状态，即基准要素的作用尺寸（单一或关联）偏离实效尺 寸时，被测要素的定向或定位公差值允许增大。 七、形位公差的应用 1、关于同轴度测量 根据国际标准，同轴度的公差带乃是直径为公差值 t，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。它的偏差类型 大致分为三种情况： 1、 对于基准轴线的同轴度：2、对于公共轴心线的同轴度：83、对于基准圆心的同心度：●下面着重讨论如何利用三坐标测量机进行上述同轴度测量： 对于同轴度测量有多种方式方法， 而用三坐标测量机进行该测量又是形位公差检测的一项重要内容。 实践证 明，其测量结果的好坏，不仅取决于机器的精度，而且与图纸标注和测量方法都有着直接的关系。所以，弄清图 样标注含义和选定正确的检测方法是十分重要的。 例 1： B 两孔 A、 （A 左孔， 右孔） B ,其中 A 孔为基准轴线,B 孔为被测轴线,C 为被测表面长度,则 B 对 A 的 同轴度如图所示:例 2：A、B 两孔（A 左孔，B 右孔）,其中 B 孔为基准轴线,A 孔为被测轴线,C 为被测表面长度,则 A 对 B 的 同轴度如图所示:例 3：A、B 两孔（A 左孔，B 右孔）,且 A、B 两孔的公共轴心线为基准轴线，a 为 A 孔被测表面长度,b 为 B 孔被测表面长度,则 A 对(A-B)与 B 对(A-B)的同轴度如图所示:9●关于公共轴心线的确定方法如下: 两个孔的公共轴心线是指两孔中心线的中点连线(见例 3 右图);假使是三个或三个以上的圆柱表面,它们的 公共轴心线应该在图样上另作规定。 ●下面是三坐标测量机几种通常采用的同轴度测量方法： 1、应用系统功能法： 该应用方法各自使用机器的操作手册都有详细介绍。 2.极坐标测量法： 这是一种类似于平台测量的检测方法，其基准元素可以通过圆柱、阶梯柱、直线以及圆/圆测量后构造的直 线获得。可以说几乎所有用作基准元素的单一基准或组合基准都将包括在内，而被测要素则更为简单，通常情况 下只是圆的测量。 ●其操作步骤如下： 1.测量基准轴线并用其建立零件坐标系的第一轴（同心度测量除外） ； 2.将基准轴线置原点； 3.在被测元素（孔或轴）上测若干截圆（通常测两端） ； 4.输出被测截圆极径（PR 值） ； 5.取其输出较大 PR 值的 2 倍为所测同轴度误差； 3.求距法： 该方法的基本原理是通过计算圆心到基准轴线距离的方法求得同轴度误差。 与极坐标测量方法不同的是， 被 选定的基准轴线无须置原点，但评定其同轴度误差时同样要取测量结果中的最大距离乘以 2。 ●关于两个相邻较远的短基准轴线的同轴度测量： 这是一个比较典型的困扰测量机用户的问题， 但现实中又确实经常遇到这种情况， 包括不少国外比较发达国 家的设计图样。可见，这个问题并非新鲜，只不过在测量机广泛应用之前表现的不太明显而已。 例如：前面例 1 所示的零件图样，就是一个典型的圆柱对圆柱的同轴度测量。若用传统的检验心棒去检测， 其合格品在装配时的确很少出现问题， 因为这种检测方法体现的就是实际装配过程， 由此证明其检测方法是可行 的。然而，从图样标注的确切含义来讲，用上述方法进行的同轴度检测并不符合定义。因为当使用心棒进行圆柱 对圆柱的同轴度测量， 实际上体现的是两圆柱对心棒轴心线的同轴度， 而心棒轴心线模拟的正是一个公共基准轴 线。与此同时，若选用三坐标测量机按例 1 图样标注对该工件进行同轴度测量[在此假定两圆柱相邻较远]，可 能就会有相当一部分工件视为“超差品” 。显然，两者的检测结果就出现了明显差异。而那些“超差品”经装配 实验后证明大多数没有问题，这就不得不引起测量机操作员的注意。分析其原因，既不是机器精度太低，也不是 系统软件计算错误，主要还是图样标注不妥。 对此，可采用以下几种相应的测量方法： 1、当基准元素为孔时，可插入配合间隙较为合适的心棒，以延长基准轴线的实测长度； 2、采用建立公共基准轴线的测量方法，模拟专用心棒进行检验的方式，分别测量两圆柱对公共轴心线的 同轴度； 3.在基准圆柱表面内测量更多的点， 以加大计算的信息量， 使系统确定最大内接圆或最小外接圆时有更充 足的表面形状信息。102、关于位置度测量 位置度公差包括点的位置度、线的位置度、面的位置度以及 国外应用比较多的复合位置度，它们在箱体类 工件中应用的频次非常多。下面介绍几个典型示例，说明了解图样标注与评价位置度的关系及其重要性。 例1、 下面三个图都是测量圆盘上 4 个孔的位置度，但位置度要求的各不相同， 因此评价位置度的方法 当然也就不同。其比较分析的结果如下。 找正方法： 1.以圆柱 A 找正第 1 轴，并将轴心线置原点； 2.以圆柱 A 和键槽 B 连线建第 2 轴； 3.测量 45o 和各孔相对基准 A、B 的位置度。 结论：不允许通过坐标系的平移或旋转对数据进行再处理。找正方法： 1.以圆柱 A 找正第 1 轴，并将轴心线置原点； 2.以圆柱 A 和任意孔连线建第 2 轴； 3.测量各孔相对基准 A 的位置度； 4.必要时可采用绕第 1 轴进行坐标系旋转的方 式，对位置度数值进行再处理，以求得最佳 配合。 结论：可通过坐标系的旋转对数据进行 再处理。找正方法： 1.以垂直于 4 个孔的工艺端面找正第 1 轴； 2.测量 4 个孔并存储在结果缓冲器中； 3.计算 4 个孔共圆，并以共圆中心置圆点； 4.以共圆中心和任意孔连线建第 2 轴； 5.测量各孔相对共圆中心的位置度； 6.必要时还可通过绕共圆中心旋转第 1 轴进行位置度数值的再处理， 以求得最佳配 合。 结论：可通过坐标系的平移或旋转对数据进行再处理。 例 2、关于复合位置度的测量 1、复合位置度的标注： 1.1 直角坐标尺寸标注的复合位置度11其上框表示四个孔的实际轴线必须分别位于直径为Φ0.2mm 的四个圆柱形公差带内， 各位置度公差带应位于 相对基准 A、B、C 和相互间的理想位置上; 而下框则表示四个孔的实际轴线必须分别位于直径均为Φ0.01mm 的四个圆柱形公差带内,各位置度公差带 应位于相互的理想位置上,并垂直于基准平面 A。 1.2 圆周分布要素角度标注的复合位置度其上框表示六个孔的实际轴线必须分别位于直径为Φ0.2 mm 的六个圆柱形公差带内，各位置度公差带应位 于相对基准 A、B、C 和相互间的理想位置上； 而下框则表示六个孔的实际轴线必须分别位于直径均为Φ0.01mm 的六个圆柱形公差带内, 各位置度公差带 应位于相互的理想位置上，并垂直于基准平面 A。 2、复合位置度的定义： 复合位置度公差是由上、下两个框格组成。上框格用于整组要素的定位控制,给出较大的位置度公差，并给 出基准要求的次序排列。下框格作为要素间关系的控制，它规定了要素组内各要素之间的相互关系，其位置度公 差较小并重复主基准。另外，下框格除控制各要素间的相互关系外，还控制各要素轴线相对主基准的倾斜变化范 围，即垂直度。上下框分别给定的大、小两公差带的轴线是平行的，孔的轴线可在规定的较小位置度公差带范围 内倾斜（不垂直）变化，但孔的轴线必须同时位于较大和较小的公差带内。在某些情况下，较小的公差带有某部 分可以落在较大公差带周边之外。 然而， 较小的公差带的这部分是无用的， 因为， 要素轴线不能超出较大公差带。 见下面图示：1213显然， 复合位置度标注的重要意义是它对于所加工的零件能够进行双重限制， 事实上也大大降低了零件加工 的成本。然而，上框标注按测量机的现有功能是完全可以实现的，其操作也并不复杂。关键是下框标注位置度公 差的检测，其相对的只是主基准，无疑，这意味着被测元素中各要素的轴线既有位置要求，又有垂直度的要求。 也就是说，它并不象上框要求的那样，各圆位置度公称带必须相对三个基准，而是允许通过原点的平移或坐标系 的旋转进行处理,它的公差带是上、下两位置度公差带的重合部分。显然，这是复合位置度公差检测的复杂之处， 我们在检测中必须要认真理解才能获得满意的结果。 3、关于孔/轴键槽对称度的测量 对于孔/轴键槽（见图 a、图 b）的对称度测量，应分两步进行，并且还要对截面测量的数据进行后置处理， 这是该测量的重要一步，若忽略了则可能造成误判。 如图所示：1、长向测量： 其操作方法是沿键槽长度方向进行测量，取长向两点（即 P1 与 P1’，P2 与 P2’）两者的最大读数差为长向 对称度误差值： 2、截面测量： 其操作方法是测量键槽前、后两端处各对应点的中 点，取其偏离孔/轴中心线的最大值作为参数 a，然 后按下列公式计算截面的对称度误差。[轴]截面的对称度误差△=2a×h÷(d-h) [孔]截面的对称度误差△=2a×h÷(d+h) 其中：14a=键槽前、后两对应点之中点； h=键槽深度； d=孔或轴的直径。 测量结果：取以上两个方向测得误差的最大值作为该零件的对称度误差。 八、发动机机体及其零（部）件的检测示例 V 型发动机以其体积小、功率大而被广泛应用于各个 领域，其机型又分 6V、8V、12V 以及 16V 等，是箱体 类工件中结构最为复杂，加工难度最大，同时也是检测项目最多的部件之一。下面就以其为代表，从中选择几项 做一检测方案介绍。 1、机体前端传动孔位置度的测量 机体前端有多个加工孔位，其孔与孔之间有着精密的齿轮传动和装配关系。为此，图样多以位置度公差加以 限定。其测量方法如下： 1.1、以圆柱（阶梯柱）功能测量机体两端轴承孔，并以其圆柱轴线建立零件坐标系第 1 轴，若图样有要求 则以其轴心线置原点（如下图所示） ；1.2、测量前端轴承孔上方精度很高的中心孔，其孔与喷油泵连接，因此，即有位置度要求，还有同轴度要 求（如下图所示） ；1.3、以先前测量的圆柱与该孔连线建立零件坐标系第 2 轴； 1.4、根据图样要求测量各孔并计算位置度； 1.5、测量时最好选择带加长杆的星形测头。否则，采样时可能因孔太深造成碰撞测杆。 2、机体曲轴孔的同轴度、平行度测量 机体的曲轴孔是发动机的关重部位， 其公差要求特别严格， 各规格机体同轴度公差仅为Φ0.020 至 Φ0.100mm 之间。因此，由工艺要求检测率必须为 100%。为此，检测时不仅要校验好测头，擦试也得特别干净。 2.1、除特别规定孔位外，一般应以两端相距最远的孔测量圆柱（或阶梯柱）[选择手动方式测量]，并以其 轴线建立零件坐标系第 1 轴； 2.2、以其圆柱轴线置原点； 2.3、测量机体结合面，并以其建立零件坐标系第 2 轴； 2.4、以自动方式测量各轴承孔的两端口（如图所示） ；152.5、必要时将头尾两孔再构造一直线，并以其直线和采测的结合面重新建立零件坐标系和置原点，以获得 更精确的找正效果； 2.6、输出各孔的极径乘以 2，选取其中数值最大的作为同轴度误差； 2.7、再分别以各轴承孔的两端口坐标构造直线，计算各轴承孔对结合面的平行度； 2.8、因箱体都比较长，测头不能从前后两端伸进去测量。因此，必须选择带合适加长杆和类似 TP7 的测头 （可加装长和重的测头） ，从箱体两测移动测头到被测孔（见上图）或由上面窗口处伸进去后再移动测头到被测 孔（见下图） 。为了方便操作和保证安全，最好采用自动程序测量。3、两 V 型缸孔的测量 缸孔加工的精度极高，它对发动机的整体机械性能至关重要，其 V 型角一般为 60°和 90°两种。检测项 目除坐标尺寸，还有缸孔同轴度、缸孔对曲轴孔的垂直度、缸孔端面对缸孔轴线的垂直度、两缸孔轴线的角度以 及其交点坐标等（如图所示） 。其检测方法如下： 3.1 以自动程序方式校验带加长杆的星型测头 （A[30]， B[90]） 、 （A[30]， B[-90]） [当 V 型夹角为 60 度时]； 3.2、用星型测头的 1 号测针测量缸面和缸面上的孔坐标； 3.3、用 2、3、4、5 号测针组成星型测头，测量缸孔 中若干截圆； 3.4、用上面所测参数，进行坐标、角度及有关的形位公差评定。 4、机体两侧传动孔系的测量 机体两侧传动孔与电机、机油泵等连接，即有坐标尺寸要求，又有同轴度、平行度以及垂直度要求。且不仅16加工难度大，需要加工设备配有价格昂贵的带自动转角的镗铣头，而且检测难度也比较困难。其主要表现不在于 测量功能，而是 PH 测座不能连接合适的加长杆和测头，造成测头无法接近到采样部位。为此，我们采用配置双 测座系统（PH10M+ TH5） ，通过加长杆和肘形连接，使问题得到了圆满解决。示图如下：5、摇臂的测量 摇臂因其结构原因，加工时不易装夹，而且容易变形。同时，我们也注意到，因其基准平面很小，零件找正 误差也比较大。然而，通过巧用三阶平面功能，效果就大不一样了。 下面详细介绍如下： 三阶平面我们通常也称之为虚拟平面，它用于空间任意取向的面元素的测量或计算。不过，系统在数据处理 之前，需要给定三个采样点分别平移的一个理论距离，当理论距离均为“0”时系统则计算一个三点平面。显然， 它和平面既是一对孪生兄弟， 又有其独特的功能。 实践证明由于有了这个特殊的功能才使得某些零件的找正变得 更为准确方便。 例 1.通过测量一个三阶平面建立零件参考系第 2 轴 由图示得知各坐标位置均相对圆柱孔轴心线对其端面的交点，A / B / C 为 3 个孔的端面，B / C 共面且 与 A 平行。其零件找正过程如下： 1. 测内圆柱建立零件参考系第 1 轴，并将圆柱轴线置原点； 2.调三阶平面功能，在 A / B / C 3 个孔的端面各测一点，用其结果建立零件参考系第 2 轴；例 2、通过构造一个三阶平面建立零件参考系第 2 轴 由图示得知各坐标位置均相对圆柱孔轴心线对其面的交点，A 为孔的端面，其零件找正过程如下： 1. 测内圆柱建立零件参考系第 1 轴，并将圆柱轴线置原点； 2. 测圆柱孔两端面并分别计算其对圆柱孔轴心线的交点 P1/P2； 3.测 A 平面，计算其贴合点（重心）坐标； 4.通过两交点 P1/P2 及 A 平面贴合点（重心）坐标构造三阶平面，再以其结果建立零件参考系第 2 轴；17以上仅仅是箱体类工件检测的一个侧面， 还有许多更有代表性的示例， 但由于种种原因在此就不再具体介绍 了。然而，只要通过大量实践的总结，通过我们测量机软件应用人员的相互交流，将有更多更好的应用经验得以 推广应用。二 位置度误差测量技术西飞计量处 李国庆[摘要] 简述了位置度误差测量的种类，测量误差分析，零件基准的建立、平移、旋转的处理过程。 1 基本概念 位置误差分为定向误差、定位误差和跳动误差。根据定义，位置误差是指被测实际要素对一具有确定方向和 位置的理想要素的变动量。理想要素的方向和位置由基准和理论正确尺寸确定。根据国家标准规定，由基准实际 要素建立基准时，基准为该基准实际要素的理想要素，而理想要素的位置应符合最小条件原则。 本文仅叙述位置度误差 国家标准 GB1183-80 中规定位置度误差分为四种情况。 1.1 点的位置度 公差带是直径为公差值 t，且以点的理想位置为中心的圆或球内的区域。 1.2 线的位置度 a. 在给定方向上的位置度 当给定一个方向时， 公差带是距离为公差值 t， 且以线的理想位置为中心对称配置的两平行平面 （或直线） 之间的区域；当给定互相垂直的两个方向时，则是正截面为公差值 t1*t2，且以线的理想位置为轴线的四棱柱内 的区域。 b. 在任意方向上的位置度 公差带是直径为公差值 t，且以线的理想位置为轴线的圆柱面内的区域。 1.3 面的位置度 公差带是距离为公差值 t，且以面的理想位置为对称配置的两平行平面之间的区域。 1.4 复合位置度、 孔的轴线必须分别位于直径公差值 t1、t2 的两圆柱的重叠部分内。 2 误差测量分析 对于单一要素（点、线、面）的位置度测量，在国家标准 GB1958-80 中已有详细介绍；对于复合位置度，在 生产实际中应用甚少，故这里就均不讨论了。在生产实际中，成组孔（或轴）的位置度测量，应用较广。成组要 素的位置度误差测量要比单一要素测量复杂和麻烦得多。 但自从有了三坐标数控测量机后， 对于位置度的测量就 容易得多了。测量机检测零件，采用的是坐标测量方法。它比其它常规坐标测量方法要容易、方便、简单。按照 零件上的加工基准，测量机可自动建立一个三维校正坐标系，方便得把零件上各孔（或轴）的位置测量出来，并 把位置度计算出来。在实际生产中，零件加工总有误差。有些零件，特别是大型零件，如果按照一次测量就下结 论，该零件就有可能报废，但是，根据位置公差原理和图纸要求，在许多情况下却是可以想法挽救的。根据位置18度几何图框的定位特点，大致可分为四种情况： 2.1 几何图框的位置完全由基准理论正确尺寸确定 这种情况下，成组要素中的各要素将分别独立处理，互相之间不存在位置补偿关系，例如图 1 所示零件及其 公差框格标注，就属于这种情形。零件孔位以侧面为基准，以理论正确尺寸定位，这时，孔组的几何图框显然是不允许变动的。 2.2 几何图框的位置可作平移 如图 2 所示，由于标注了定位基准，孔组的几何图框必须平行于基准平面，但孔组相对于基准是用尺寸公 差定位的，所以几何图框允许平移。2.3 几何图框的位置可作旋转。 如图 3 所示，各孔位在一公共圆周上，它们之间仅有理论正确尺寸定位。显然，这种情况下，几何图框允 许旋转。2.4 几何图框的位置可作平移和旋转 如图 4 所示，采用位置度公差和尺寸公差组合标注，但位置度公差无定向基准，这时几何图框可以用平移 和旋转。19几何图框的平移和旋转， 目的是使孔组位置度误差的最大值为最小， 使测量基准与被测要素的理想位置方位 上取得一致。这种方法在实际生产检测中，可以达到下面两个极为重要的目的。 a. 对粗加工零件，通过这种平移、旋转，可获得被测成组要素相对于基准位置的最佳位置和方向。这就为 进一步机械加工时，更合理地 分配加工裕量提供实际数据，以挽救处于报废边缘状态下的粗加工零件。这些数 据，也可供调整加工中心，自动机床等的定位基准时参考。 b. 对精加工后的零件，由于获得了最佳方位数据，这样就可决定零件最终的最佳装配数据位置。在位置度 公差按最大实体原则给出时，这种基准的变换，将更有利于减少废品率，提高技术经济效益。 3 零件基准的平移调整 3.1 用最小外接圆法求定位最小区域的原理 当几何图框允许平移时，定位最小区域的接触状况有两点或三点接触形式。如果把理想点都重合在一起，则 定位最小区域的判别条件正好是最小外接圆的判别条件。因此通过对各孔（或轴）组的实际位置误差建立最小外 接圆包容区，则其圆心的变动量，就是基准的平移量。 3.2 用最小外接圆法进行基准平移 如图 5 所示，零件坐标系已经建立，孔 1 为原点，由孔 1 和孔 3 的连线为 X 轴。依次测量各孔的位置，并将各孔的位置测量数据存储在结果缓冲区中。另外，除孔 1 外，各孔位的理论正 确尺寸可以事先赋予程序给定的存储单元中。此时，程序可以依次调用存储在结果缓冲区中的数据，并与其理论 正确尺寸进行比较。根据比较结果，由最小外接园法算出其园心的变动量，重新平移基准零点，然后再重新测量 各孔（或轴）位，就可得到比较满意的结果。 3.3 计算处理过程 a.以零件坐标系为基准，以原点为各孔理论位置中心，计算出各孔位坐标误差数据，并将各孔的误差平移至原 点附近。 b. 对各孔位的误差分布区，求最小外接圆，则该远的圆心即为理想平移位置中心，其直径为进行基准平移后 的位置度误差值。 c. 将零件坐标系平移至最小外接圆的圆心处后，重新计算各孔实际位置和孔位的实际误差。若其差值&t/2， 则此零件的该孔位置超出图纸给定的位置度误差 t。 4 零件基准的旋转调整 4.1 用搜索法进行基准旋转定位最小区域判别原理， 当几何图框允许作旋转调整时， 定位最小区域的接触状况也 有一点式和两点式两种形式。图 6 以两圆为例，分别表示出其误差在基准旋转过程中的变化。20设孔 1 和孔 2 的实际位置点不在基准原点和理论位置点的连线上，其坐标综合误差为 C1 和 C2，且 C1&C2。 又两孔位实际角度偏小于理论角度，且 Δα1&Δα2。 此时，使基准 X 轴顺时针旋转，可使孔 1 和孔 2 位置误差同时减小。由于 α2&α1，故孔 2 首先达到理想位 置，使其实际点处在原点与其理论点的连线上。但是，由于 C1 仍大于 C2，故 X 轴继续顺时针旋转，C1 虽继续 减少，而 C2 却逐步增大。此时，有两种情况来判断 X 轴是否停止旋转。 当 C1=C2 时，但两孔心的实际位置却不在基准原点与其理论点的连线上，此时旋转结束，满足二点形式。 当 C1&C2 时，且孔 2 实际位置已处于基准原点与其理论点的连线上，此时旋转结束，满足一点形式。 4.2 计算处理过程 a. 首先将各孔位坐标误差换算成位置度误差，并从中找出最大者。 b. 以度为单位，绕 Z 轴旋转基准坐标系 XOY 平面。并重新计算各孔在新基准下的位置度误差。 c. 比较前后两次位置误差值，若得到改进，则继续旋转。重复执行 a、b、c 步骤，如不能达到改进，则旋 转结束。 d. 计算基准的最终方向与原始方向的角度 β，则其角度 β 为最佳旋转量。 e. 输出基准旋转后的孔位位置度误差。 5 举例一则 例如图 7 所示端盖零件，要求测量 a b c 三孔位置度，位置度误差为 0.05mm，以 A 面建第一基准 Z 轴， 且 Z=0，以中心孔和 C 孔连线建第二轴，且中心孔 X=0，Y=0，然后测量三孔位置度。如果测量过程中发现位置 度有问题，那么它允许的平移、旋转量在 21.79mm 范围内，最大为 0.025mm，在坐标系平移、旋转后，只要重新 测出的三孔位置度误差均在公差范围内，则此零件就是合格的。6 结束语 使用 DEA 公司的 OMEGA-3307 或 DELTA-4509 三坐标测量机，对于三维空间坐标的建立、平移和旋转都是十 分方便的，只需在零件加工基准上采集几个点，就可以自动建立一个三维空间坐标系。在 TUTOR for WINDOWS 系统中，只需在测量功能页的 Align 画页中，选择 Theo.Rotation 项中的 By offset，在 X 和 Y 栏中输入你想 旋转的偏置值，或选择 Orign 项，在 x 或 y 栏中输入你想平移的差值， （此差值必须是在公差允许的范围内） 。 计算机就会自动进行平移、旋转计算，将坐标系转换过来。然后立即可在新坐标系下测出各孔（或轴）的位置度 误差。所以三坐标测量机是测量位置度误差的最理想设备。21三齿套第一、二速倒角的定直径的深度测量方法的研究杭州前进齿轮箱集团有限公司 质量部 童小红?摘要? 本文介绍了利用三坐标测量机对齿套第一、二速倒角的定直径的深度测量的一种测量方法。 ?关键词? 三坐标测量机 定直径 深度 直径补偿 一、前言： 三坐标测量机作为一种重要的测量手段， 在当今工业的生产中发挥着其他测量设备所无法替代的作用， 利用 其丰富的测量和计算功能，帮助我们可以解决了许多常规手段无法实现的测量。 二、问题的提出： 在实际工作中经常遇到这样的问题，测量锥面上一定直径的深度，如果按照测量圆的方式进行，则会由于测 量进给方向（方向矢量为OC 方向）与被测点的法向矢量（OB 方向）不重合而产生如图一的误差（AC 值），测 量值为C 点的值，而实际的值为A 点的值，所以必须消除这个误差。还有一点，因为我们不知道在锥面上的定直 径在哪一截面上，所以必须先找到这个深度。我厂的170 系列的齿套第一、二速零件有一项质量控制要求（如图 二）：在定尺寸ΦD 直径的截面上，要求深度H 的偏差为±δ。三、程序流程图 1.三维找正零件 2.循环采点，圆锥功能得到α 3.Z=H1 深度测圆功能得$D1 4.计算补偿值CA，补偿后直径ΦD1 计算OF 值，H 值 5.Z=H 深度测圆功能得$D 6.计算补偿直径ΦD＇，比较补偿后直径ΦD＇与要求直径ΦD 是否符合，打印ΦD＇和H 7.结束 四、误差的主要来源及分析 测量误差的主要来源有以下四点： ① 环境测量温度 ② 零件与测量机是否等温测量 ③ 测量机本身的不确定度 ④ 数学模型的误差 五、结束语 经过多次验证，图纸要求的ΦD 与实际测得的ΦD＇符合，则H 即为该零件的实际深度，根据测得值H 可以 判断该项是否合格。 在实际中可以根据内外锥面、锥度的不同，在程序中适当调整，可以实现不同锥面的定直径深度的测量。通 过以上这种测量方法，不但提高了工作效率，而且提高了测量精度，较好解决了这个测量难点。有不足之处，请22各位指正。四圆柱曲面上均布或非均布孔的测量杭州前进齿轮箱集团有限公司 质量部 童小红?摘要? 本文较详细地介绍了利用help 软件系统在圆柱曲面上测量均布或非均布孔的测量方法。 ?关键词? 圆柱曲面 坐标旋转 测杆跟随旋转 一、前言 随着科技不断发展和设备的不断更新以及企业国际化的推进， 人们对产品质量和性能的需求越来越高。 作为 一家国有大企业来讲尤其应重视产品的质量。 “质量第一”是企业生存的根本，这就使得在生产过程中，对产品 质量检测精度要求随之提高。 三坐标测量机作为一种高效， 高精度的质量检测手段在我们日常工作中发挥着不可 替代的作用。 二、问题的提出 我厂装备车间的零件――锁定孔板，触头圆柱是机床不可缺少的零 件，它们的形状是圆柱曲面上有一组规则的孔系（如图）。如果用常规 的测量方法测量孔系的位置度，测量精度低，测量时间长。而用三坐标 测量，只要编制一个合理的程序，不仅测量精度高，而且，测量时间短， 可重复性好。 三、程序流程 1. 开始在本程序中，应用了双重循环和条件选择。 1 外层循环确定圆柱曲面上每个截面。232 内层循环确定一个截面上每个孔位置、坐标根据给定的角度旋转、测杆根据坐标系旋转而旋转。 3 条件选择是当坐标系和测杆旋转到预定的位置时，计算机屏幕输出“继续吗？”如果有孔那么输入“Y”， 则测头就开始测孔的位置；如果没有孔，输入“N”，则测头就进入下一轮循环。 四 程序清单(省略) 五 结束语 圆柱曲面上均布或非均布孔的位置都可以用这种方法测得， 只要适当调整程序中的某些参数。 通过运行此程 序，较好地解决了圆柱曲面上孔系测量的问题，不但提高了工作效率，提高了检验精度，而且对于圆锥曲面，球 曲面上的孔系测量也具有普遍意义。五双相关误差补偿位置度的测量天津特精液压股份有限公司 王秀生 陈艳[摘要] 本文介绍了对双相关误差要求的位置度测量。 [关键词] 位置度 基准元素 被测元素 双相关误差补偿位置度即用基准元素尺寸偏差和被测元素尺寸偏差补偿位置 度，也就是加大了位置度误差。 如右图所示：当基准元素和被测元素都处于最大实体状态时，其位置度误差为 Φ0.01mm。当二者都处于最小实体状态时（对于孔即在最大极限尺寸状态），其基 准元素的尺寸公差0.016mm 和被测元素的尺寸公差0.018mm补偿给位置度误差。 此时 位置度误差为Φ0.044 mm，是Φ0.01mm 的4.4 倍。由于位置度误差增大，便于机械 加工。在ZC866H 测量机（软件为PC-DMIS3.0）上测量位置度的方法介绍如下：在尺 寸选项（Dimension）中选真实位置（True Position）。真实位置公差是一种元素 位置度公差的表达方式， 它用圆形公差带而不是用方形公差带或矩形公差带来表达。 在“公差”（Tolerance）对话框的“轴”（Axes）栏右侧下拉菜单中，有四个 选项：①全部（ALL），输入适用于元素直径p 基准直径p 真实位置相同的公差值。②元素直径（DF）选项，输 入元素直径的正负偏差。③基准直径（DD）选项，输入基准直径的正负偏差。④真实位置（TP）选项，输入位置 度误差（Φ值）。该例在Axes 栏中，应选“DF”，在Plus栏中输入“0.018”，在Minus 栏中输入“0”。在Axes 栏中选“DD”，在Plus 栏中输入“0.018”，在Minus 栏中输入“0”。再在Axes 栏中选“TP”，在Plus 栏中 输入“0.01”。 选择“实体条件”（Material Condition）应用修正。 修正（Modifiers）项，其中有九种公差修正： RFS/RFS 与基准元素及被测元素尺寸无关。 RFS/MMC 与基准元素无关，考虑被测元素最大实体条件。 RFS/LMC 与基准元素无关，考虑被测元素最小实体条件。 MMC/RFS 考虑基准元素最大实体条件，不考虑被测元素尺寸。 MMC/MMC 考虑基准元素最大实体条件，又考虑被测元素最大实体条件。 MMC/LMC 考虑基准元素最大实体条件，又考虑被测元素最小实体条件。 LMC/RFS 考虑基准元素最小实体条件，不考虑被测元素尺寸。 LMC/MMC 考虑基准元素最小实体条件，又考虑被测元素最大实体条件。 LMC/LMC 考虑基准元素最小实体条件，又考虑被测元素最小实体条件。 该例选MMC/MMC，最大实体条件下的双相关误差。 在元素栏中点击被测元素（即Φ12 两元素）。再点击“创建”（Create）出示报告。 DIM D1=TRUE POSITION OF CIRCLE CIRCLE3 UNITS=MM AX NOMINAL +TOL -TOL BONUS MEA S DEV DEVANG OUTTOL24X 35.000 35.019 0.019 Y 0.000 0.000 0.000 DF 12.000 0.018 0.000 0.011 12.011 0.011 0.000 ----#-DD 50.000 0.016 0.000 0.007 50.007 TP MMC-MMC 0.010 0.018 0.037 0.000 0.009 ------& DIM D2=TRUE POSITION OF CIRCLE CIRCLE4 UNITS=MM AX NOMINAL +TOL CTOL BONUS MEAS DEV DEVANG OUTTOL X -35.000 -34.969 0.031 Y 0.000 0.019 0.019 DF 12.000 0.018 0.000 0.008 12.008 0.008 0.000 ---#---DD 50.000 0.016 0.000 0.007 50.007 TP MMC-MMC 0.010 0.015 0.072 32.211 0.048 -------& 报告中的BONUS 是基准元素和被测元素给予位置度的补偿值。 对DF 项中BONUS是被测元素给予位置度的补偿 值。对DD 项中的BONUS 是基准元素给予位置度的补偿值。对TP 项中的BONUS 是二者之和。本例BONUS0.015 即 0.008 与0.007 之和。DEV0.072是实际位置度误差。DEVANG 代表一个方向，即实际位置在理论位置的哪个方向 上，对于国标是没有用的。OUTTOL（超差值）=实际位置度误差-（位置度公差+补偿值）。 本例 OUTTOL(0.048)=实际位置误差0.072-（位置度公差0.010+补偿值0.015） 如果实际位置度误差小于位置度公差与补偿值之和，则OUTTOL 显示为“0”。六中间点方法解决偏差大的测量问题一汽轿车股份公司 郝东新?摘要?：对于偏差大的个别点,利用测量子函数根本无法进行程序自动化测量。即使利用搜寻功能，由于偏差大 也找不到所要测量的孔或槽。解决问题的办法只有一个 ，就是修改偏差点的理论数值。但这种办法缺点太多， 需要用一种更先进的办法对其进行改进。 一汽轿车股份公司位于吉林省长春市，是一个拥有7000 职工的红旗牌轿车大规模生产基地，是最早使用大 型三坐标的生产企业，八十年代初，就开始使用三坐标对整车进行测量，具有十多年的使用三坐标的经验。近两 年先后从意大利 DEA 公司引进两台大型三坐标用于整车及零部件的测量。为公司的发展立下了汗马功劳。为全 新小红旗轿车顺利下线，保证全新小红旗的焊接质量奠定了扎实的基础。 DMIS 语言的扩展功能，为解决问题测量打下基础 DEA 的 DMIS 语言把测量设备与计算机有机地结合为一体，特别是DEA 公司在 DMIS标准语言的基础上二次 开发了DMIS 扩展语言，使得DMIS 的语言处理功能增强。如：BADTST 可编制查询功能 ，数组功能，文件的存取 功能，变量的灵活运用，为解决此类问题打下基础。 修改偏差点的理论数值方法的缺陷及不足 1. 当测量的焊接件质量不高，或者焊接件状态不稳定时，车与车之间边变形较大时，测量的理论值与实际 值相差大，程序经常会测量不上一些圆和槽。经常修改理论值，如果不及时恢复，将使理论值丢失。 2. 修改理论值，则必须修改测量结果输出文件。必须把此点的理论值改回来，并且必须重新修改偏差值。 操作起来十分麻烦，容易出错。将对生产产生重大的影响。需要加以避免发生。 解决的办法 1. 在定义理论点的同时，定义一中间点。例如： F(P111_L_030)= FEAT/POINT,CART, -806.0, -705.0, 255.0, -1.000, 0.0 F(P111_LA_030)= FEAT/POINT,CART, -806.0, -708.0, 255.0, -1.000, 0.0 F(P111_LA_030) 是 F(P111_L_030) 的中间点。 在具体程序执行中，先把中间点作为实测点。按照中间点值进行测量，用中间点作为实测点。然后把中间点25的实测值与理论点的理论值相结合。具体步骤如下： CALL/EXTERN,DMIS,P(MP_SLOT),F(P111_LA_030),FA(P111_LA_030),0.0,10.0,0.0,0.0, $ 6.5,6.5,5.0,1.0,1.5 CONST/POINT,F(P111_L_030), MOVEPT, FA(P111_LA_030),0.000,0.000,0.000 CALL/EXTERN,DMIS,P(MP_SLOT),F(P111_LA_030),FA(P111_LA_030),0.0,10.0,0.0,0.0, $ 6.5,6.5,5.0,1.0,1.5 这条命令作用就是把中间点作为实测点进行测量。 CONST/POINT,F(P111_L_030), MOVEPT, FA(P111_LA_030),0.000,0.000,0.000 这条命令的作用就是用 构造F(P111_l_030) 这样一个点，它的理论值为 F(P111_l_030)点定义的理论值， 它的实测值为中间点F(P111_LA_030)的实测值。偏差值为F(P111_l_030)点定义的理论值减去F(P111_LA_030)的 实测值。 当测量的焊接件质量不高，或者焊接件状态不稳定时，车与车之间边变形较大时，测量的理论值与实际值相 差大，程序经常会测量不上一些圆和槽。这样一来只需经常修改中间点的理论值，而不用修改定义的理论点的理 论值。避免经常修改理论点的理论值，如果不及时恢复，将使理论值丢失的情况发生。 同时，由于原来的理论值没有修改，这样一来就避免修改理论值，避免修改测量结果输出文件。避免把此点 的理论值改回来，避免重新修改偏差值。操作起来十分方便，测量工作不容易出错。将对生产产生重大的影响。 修补测量搜寻功能的不足 搜寻功能对偏差大的点可以采取加大搜寻范围的办法。 但这种办法对一些凸出于车身外的孔或槽容易发生错 误及产生测量事故。中间点方法可以很好地解决此类问题。 综上所述 ，中间点测量方法充分解决了偏差较大的焊接件的测量问题。提高测量机的使用效率，使测量程 序上了一个新的台阶。为以后的程序编制提供了宝贵的经验。提高了整车的测量水平。七螺纹孔位置尺寸的正确测量神龙汽车有限公司 叶宗茂在汽车行业有许多箱体零件如：缸体、缸盖、变速箱壳体等等，其表面布满了空间孔系，相关孔系之间的位置尺 寸必须得到保证，才能满足装配的互换性要求。为了保证这些空间孔系位置的加工精度。我们对缸体、缸盖、变 速箱壳体的每道加工工序都编辑了三坐标CNC 测量程序。大大的方便了生产车间、工艺部门、维修部门的生产， 新产品的试切，机床的调整。在几年的生产实践中，我们发现这些孔系中，光孔之间的位置尺寸都非常稳定，除 非钻模板和动力头出故障。而光孔与螺纹孔，螺纹孔之间的位置很不稳定，测量连续加工的三件零件同一个位置 尺寸相差很大，经常出现一个零件超差，另一个零件合格的现象。反过来测量螺纹底孔之间的位置尺寸合格。给 生产部门、维修部门造成了很大的困难。 为此我们计量检测人员对螺纹孔的位置尺寸的检测程序， 检测方法实施了多次修改和调整， 做了大量的测量 实验，取得了大量的实验数锯，最终找到了正确的测量程序和方法。 以富康桥车发动机缸盖火花塞螺纹孔位置尺寸的检测为例，如图（一）这是我厂缸盖火花塞螺纹孔攻完丝之 后检测攻丝孔轴线相对加工基准的位置。 我们进行了三种测量方法的对比测量实验。 根据三种测量方法编辑了三 个测试程序。分别将一个零件测量五次。其位置尺寸６４.３７±０.１的测量结果，分布如图（二），图（三）， 图（四）。 图&一&、缸盖火花塞 螺纹孔检测工艺图 这三种测量程序分别是： （一） 在螺纹孔中加装螺纹芯轴，在芯轴上采点测量子程序 procedure HCCYL (real X0,Y0,Z0,D) real XT,YT26dist_approach 6. D=D/2 H=6 Selpl y theo (dm=D) mcyl (MEM[MM],8) for K=0 to 1 by 1 for J=1 to 8 by 1 X1=X0+(D+H)*cos (60*J+30) Z1=Y0+(D+H)*sin (60*J+30) Move (y=x1,z=z1) Move (y=y0-20*k) approach (-cos (60*j+30),0,-sin (60*j+60)) Xt=x0+d* cos (60*j+30) Zt=z0+d *sin (60*j+60) movetf (X=xt,Z=zt) end_for move (y=106) end_for end_procedure （二） 在螺纹孔同一截面上采点测量 程序 procedure hCCYL (real X0,Y0,Z0,D) real XT,YT dist_approach 6. D=D/2 selpl y theo (dm=D) mcyl (MEM[MM],8) for K=0 to 1 by 1 for I=1 to 8 by 1 approach (cos (90*I-30),0,sin (90*I-30)) XT=X0+D*cos (90*I-30) ZT=Y0+D*sin (90*I-30) Move (y=y0-20*k) movetf (X=XT,Z=ZT ) end_for end_for （三） 沿着螺纹孔中螺纹的旋转方向步进采点测量子程序 procedure hCCYL (real X0,Y0,Z0,D) real XT,YT dist_approach 6. D=D/2 selpl y theo (dm=D) mcyl (MEM[MM],8)子27for K=0 to 1 by 1 for I=1 to 8 by 1 approach (cos (90*I-30),0,sin (90*I-30)) XT=X0+D*cos (90*I-30) ZT=Y0+D*sin (90*I-30) Move (y=y0-20*k) movetf (X=XT,Z=ZT ) Move (y=y0-0.25*I*螺距) end_for end_for 三种测量程序测量结果分布图如上：图&二&、芯轴测量数据分布图图&三&、同截面采点测量数据分布图图&四&、步进采点测量数据分布图 分析第一种测量程序测量结果分布图图（二）可得出这样的结论：（1）同一个孔的位置五次测量其位置尺 寸散差很大。（2）同一零件的四个孔的同一位置尺寸五次测量散差很大。 分析第二种测量程序测量结果分布图图（三）可得出这样的结论：（1）同一个孔的位置五次测量其位置尺 寸散差很小。（2）同一零件的四个孔的同一位置尺寸五次测量散差很大。 分析第三种测量程序测量结果分布图图（四）可得出这样的结论：（1）同一个孔的位置五次测量其位置尺 寸散差很小且都在公差范围内。（2）同一零件的四个孔的同一位置尺寸五次测量散差很小且都在公差范围内。 加工工艺分析：这四个螺纹孔的加工工艺路线为：钻孔→攻丝,钻孔的位置是通过钻模板的精度保证，测量 钻模板位置精度合格，且公差在０.０３以内，钻孔完之后检测６４.３７±０.１，其四个孔的位置都在０.０５ 以内，非常稳定。四个孔是同时钻之后又同时攻螺纹，四把刀装在同一个动力头上，且四把刀之间的位置固定死 了。因此，其四个螺纹孔的位置尺寸也应该很稳定，才符合机械原理。于是我们认为图（四）反映的加工状态是 符合机加工工艺的。因此第三种测量程序和测量方法是正确的。 三种测量方法误差分析：第一种测量方法是因为螺纹芯轴将螺纹孔轴线延长了，且螺纹配合误差的存在，因28此造成同一个孔五次结果和四个孔五次结果散差很大。 第二种测量方法螺纹孔内同一截面上采点测量时， 所采同 一截面四个点构成的圆的圆心不在螺纹孔的轴线上，且不同的孔所测圆的圆心偏离螺纹轴线的距离有很大的差 别，这是造成不同孔位置尺寸散差较大的主要原因。第三种方法是沿螺纹孔螺纹旋向方向步进采点，保证了所采 点构成圆的圆心在螺纹孔轴线上，这样在评价其位置尺寸时，误差最小。 综上所述： 螺纹孔位置尺寸三坐标正确测量方法是沿着螺纹旋向的方向上步进采点。 具体说就是若测头伸进 孔内的方向与螺纹攻丝的方向相同，则采完第一点之后，测头向后退Ｐ／Ｎ长度之后采第二点， （Ｎ为每周采点 数，Ｐ为螺距）；若测头伸进孔内的方向与螺纹旋向相反，则采完第一点之后，测头向前进Ｐ／Ｎ距离，再采第 二点，依次类推。（注：测头为逆时针方向采点）.八止回阀的斜孔的测量和误差分析山东汇金股份有限公司技术中心 李孝先 张正波一、前言： 三坐标测量机的独到之处就在于它灵活、高速、准确的测量。去年，根据我公司发展需要从青岛前哨朗普公 司购买了一台GLOBAL9158 型测量机，三坐标测量机的应用，在空间测量和复杂零件测量方面取得了意想不到的 效果。下面就以12″止回阀为例来共同探讨一下三坐标对特殊零件的测量。 二、零件介绍： 我公司生产的止回阀种类多，形状复杂，批量大，主要出口美国。下面 是12″止回阀简图： 其关键尺寸为斜孔直径及斜孔与轴线之间的夹角10°和斜孔与两销孔 轴线之间的距离7.750 尺寸。 而这些尺寸测量关键的一个问题就是怎样测量 斜孔，若用平常检测方法检测很难测量，而且检测误差大，利用三坐标就比 较容易了。 三、检测方法： 1.零件的放置：用∨型铁架住止回阀两端大圆C1、C2，注意两销孔端要朝上，下部用千斤顶支撑牢固。 2.零件找正：使零件C1、C2 两圆轴线与Y 轴基本一致，两销孔轴线与X 轴基本一致。然后将零件固定好。 3.测头选择：选用 EXTEN100MM 及 20MM 加长杆，EXTEN5WAY 转接座。测头选用 TIP2BY20MM，只用2#和4# 就可以，然后进行测头校验。 4.建立零件坐标系：(1)测量两端大圆C1、C2，测量两销孔C3、C4。将C1、C2 构造一条直线L1，将C3、C4 构 造一条直线L2。然后利用L1、L2 建立零件坐标系A0。（L1为Y 轴；L2 为X 轴）（2）在C1、C2 端分别测量三层 外圆，构造一条最佳拟合直线L3；在C3、C4端分别测量三层内圆，构造一条最佳拟合直线L4；利用L3、L4 建立 零件坐标系A1。（L3为Y 轴；L4 为X 轴） 注：Ａ1 坐标系的建立可减少随机误差及其它不必要的误差。 5.测量斜孔： 首先将零件坐标系A。 绕X 轴旋转-10°， 建立零件第三坐标系A2， 使零件Y 轴与斜孔轴线一致。 然后进行自动测量斜孔（圆柱），其程序如下： CYL1 =AUTO/CYLINDER, SHOWHITS=NO, SHOWALLPARAMS=YES THEO/0,0.28,7.75,0,1,0,10.691,-0.35 ACTL/0,0.28,7.75,0,1,0,10.691,-0.35 TARG/0,0.28,7.75,0,1,0 THEO_THICKNESS = 0, RECT, IN, STRAIGHT, LEAST_SQR ,$ AUTO MOVE = YES, DISTANCE = 0, RMEAS = None, READ POS = NO, FIND HOLE = NO, REMEASURE = NO, USE THEO = YES ,$ NUMHITS = 4, NUMROWS = 3, INIT = 0, PERM = 0, SPACER = 0, PITCH = 0 ,$ START ANG = -45, END ANG = 45, DEPTH = 0 ,$ ANGLE VEC = 1,0,029参数输入时特别要注意测量角度和回退距离的大小，一般角度从-45°到45°，回退距离为零，这样可避免 机器与零件碰撞。 6.进行公差评价分析，打印检测报告。 四、误差分析： 测量过程误差主要来源： 1.采点误差： 我们采用的测头型号为TIP2BY20MM， 这就容易在零件摆放不很正或者零件有毛刺的情况下测杆 和零件接触， 使机器取点错误， 因此所测圆的圆度要特别注意， 在圆度很大的情况下就有可能是测杆和零件接触。 再者，TP20-5WAY 测头各向异性大，也会带来测量误差。 2.测量斜孔时， 由于形状复杂， 只能测量斜孔的一部分， 产生的误差使评价公差趋于好或坏的一方面， 因此， 测量斜孔时要尽量使零件摆放的与机器坐标一致。测量孔时要尽可能的多取点，把误差减小到最低限度。 五、结束语： 以上只是我们在工作中的一点心得体会，提出来与大家共同探讨以下，以便获得有益的指点。总之，三坐标 测量机的介入， 大大提高了我们的检测效率和市场竞争能力。 它的强大功能必将我们今后的生产和质量控制过程 中起到决定性的指导作用。九最小区域法评定圆周分布孔组的位置度误差一汽长春轻型车厂 质保部 ：由甲 邮编 130052 我在实际工作中， 用三坐标测量机测量圆周分布孔组的孔位量规的位置度误差时， 经常有大量的孔位量规因 位置度误差超差而不合格。而一套孔位量规由于精度高、加工难度大、造价也较高，给工厂带来较大损失。后来 我在一次平板的平面度误差测量时想到，既然平面度误差值可以进行数据处理，使之符合最小区域法，那么圆周 分布孔组的孔位量规的位置度误差是否也可以进行数据处理，并使之符合最小区域法呢？ 一般在测量圆周分布孔组的位置度误差时，常以孔组中位置度误差值最大的孔的位 置度误差为孔组的位置度误差。但是，我们发现在建立圆周分布孔组的三基面体系时， 一般圆周分布孔组的设计图纸的基准中，只有一个基准面。这就使我们在测量时建立的 三基面体系不能保证是按最小条件建立的。 以图1 为例，图纸的设计基准中，只给出了第一基准面B。在实际测量中，我们常以 孔组中的Ⅰ、Ⅱ孔的中心连线与基准A 建立第二基准面，第三基准面自动生成。由于第 二、三基准面在设计图纸中没有明确要求，所以它们是可以以基准A 为轴任意转动的。 而第二、三基准面所处的位置直接影响到孔组的位置度误差。所以说，我们建立的这个 三基面体系不一定是按最小条件建立的。 用最小区域法判别圆周分布孔组位置度误差应符合以下两种情况之一： ⑴当孔组中有两孔（或两孔以上）位置度误差相等，且最大。 ⑵当孔组中有一孔位置度误差最大，且该孔轴心在孔组基准轴心与该孔理想轴心的 连线或延长线上。 设：有一A、B 两孔组成的圆周分布孔组（如图2）。点O为孔组基准轴心。A 孔的实 际轴心为a（Xa 、Ya），理想轴心为ao（Xao、Yao）；B 孔的实际轴心为b（Xb、Yb）， 理想轴心为bo（Xbo、Ybo）。且aao≠bbo。当孔组坐标系以基准轴心O 为轴，逆时针旋转角α时，A 孔在新坐标 系中的实际轴心为a`（X`a、Y`a），理想轴心为ao`（X`ao、Y`ao）；B 孔在新坐标系中的实际轴心为b`（X`b、 Y`b），理想轴心为bo`（X`bo、Y`bo）。且a`ao`=b`bo`。 即：（X`a-X`ao）2+（Y`a-Y`ao）2=（X`b-X`bo）2+（Y`b-Y`bo）2 ⑴ A孔的实际轴心a（Xa、Ya）与其旋转后的实际轴心a`（X`a、Y`a）的关系： X`a=XaCosα+YaSinα ⑵ Y`a=-XaSinα+YaCosα ⑶ B孔的实际轴心b（Xb、Yb）与其旋转后的实际轴心b`（X`b、Y`b）的关系：30X`b=XbCosα+YbSinα ⑷ Y`b=-XbSinα+YbCosα ⑸ 分别把式⑵⑶⑷⑸代入式⑴中，化简得： Xa2+Ya2+X`ao2+Y`ao2-Xb2-Yb2-X`bo2-Y`bo2=2Cos α （ XaX`ao+YaY`ao-XbX`bo-YbY`bo ） +2Sin α （ YaX`ao-XaY`ao-YbX`bo+XbY`bo ） ⑹ 如果A、B两孔的理想轴心分布在同一直径的圆周上时，式⑹可化简为： Xa2+Ya2-Xb2-Yb2=2Cos α （ XaX`ao+YaY`ao-XbX`bo-YbY`bo ） +2Sin α （YaX`ao-XaY`ao-YbX`bo+XbY`bo） ⑺ 如A、B两孔组成的圆周分布孔组（如图3）。需顺时针旋转角α时，式⑵⑶⑷⑸应改为： X`a=XaCosα-YaSinα ⑻ Y`a=XaSinα+YaCosα ⑼ X`b=XbCosα-YaSinα ⑽ Y`b=XbSinα+YbCosα ⑾ 分别把式⑻⑼⑽⑾代入式⑴中，化简得： Xa2+Ya2+X`ao2+Y`ao2-Xb2-Yb2-X`bo2-Y`bo2=2Cos α （ XaX`ao+YaY`ao-XbX`bo-YbY`bo ） +2Sin α （ XaY`ao-YaX`ao-XbY`bo+YbX`bo ）⑿ 如果A、B两孔的理想轴心分布在同一直径的圆周上时，式⑿可化简为： Xa2+Ya2-Xb2-Yb2=2Cos α （ XaX`ao+YaY`ao-XbX`bo-YbY`bo ） +2Sin α （XaY`ao-YaX`ao-XbY`bo+YbX`bo） ⒀ 图4是我厂的一个位置度综合量规。表1是经三坐标测量机测量的结果。 由表1我们可以看到量规各孔中只有第Ⅳ孔的位置度误差最大（φ0.0682），且它的实际轴心（实测值）不 在基准轴心与第Ⅳ孔理想轴心（理想值）的连线或延长线上。当量规孔组坐标系以基准A为轴逆时针旋转时，第 Ⅳ孔位置度误差减小，这时只有第Ⅰ孔位置度误差增大。所以我们选择第Ⅰ孔与第Ⅳ孔进行旋转计算。分别把第Ⅰ孔的实测值（0.005、67.5038)和它的理想值（0、67.5)，第Ⅳ孔的实测值（0.0335、-67.4937） 和它的理想值(0、-67.5)代入式⑺中， 得：1..3635Cosα-5.1975Sinα31α=0.° 再把各孔的实测值和α=0.°代入式⑵⑶中，分别求出各孔实测值在孔组旋转角α后的数值，将结 果列于表2。由表2可以看到第Ⅰ孔与第Ⅳ的位置度误差最大，且相等。均为φ0.0399。符合最小区域法。 所以该量规的位置度误差应为φ0.0399。符合设计要求φ0.04。而不是进行数据处理前的φ0.0682。由此可 见对圆周分布孔组的孔位量规的位置度误差进行数据处理是可行的。也是具有实际意义的。十圆柱齿轮的坐标测量机测量方法一汽转向机厂质保部 董震齿轮是始终一贯地按照高标准制造的部件当中即难于制造、 又难于检测的一些部件， 用坐标测量机测量齿轮， 能对测量数据进行综合测量，通过单点、连续扫描测量，为齿轮设计（CAD/CAM）、测绘、加工工艺研究提供及 时准确的数据，对于公差要求高的制造者来说，关键是精密地控制制造过程，将坐标测量机纳入生产过程中，可 以改善工艺过程整体控制能力，是大幅度缩短产品的设计、调试、制造周期的一个重要发展方向。 以LEITZ 的PMM 系列超高精度及DEA 的SCIROCCO 系列高精度、高速度测量机配以QUINDOS 齿轮测量软件， 可以自动进行直齿、斜齿、螺旋齿轮、内/外齿、齿轮片的高精度、高速测量。 下面以LEITZ 的QUINDOS 软件具体说明齿轮测量的程序流程图。 （QUINDOS 软件是测量机软件当中综合性能 最强的软件，是LEITZ 的PMM、PMM-C 系列等超高精度测量机的专用软件）。 测量准备工作： 1、 确定被测齿轮轴的方向，一般为测量机的Z 轴 2、 装夹工件过程中使被测齿轮的齿型在测量机坐标轴方向上 3、 探针的选择与校准：探针选用标准配置星型探针（8 个方向）。在PMM 12106上校准星型探针组时，要 根据所使用探针的半径值正确填写校准时的THETA 角和BETA 角数值， 避免探针与校准球杆之间发生干涉。 在DEA32的SCIROCCO 上三维校准SP600 星型探针组时，由于其校准球杆在机器的Z 轴方向，因此如果ANG 参数值正确， 便可顺利校准全部8 根星型探针 4、 测力的选择：一般来说当选用细、短的探针时，应减少相应的测力值，避免测力过大引起探针变形，而 采用粗、短的探针时，应加大响应的测力值，便于正确采点，相应的测量速度、定位精度、探针偏移等参数可根 据不同的机器配置在程序中进行相应调整，准备工作完成后程序自动进行齿轮测量，并对结果可按（DIN、ISO、 AGMA）标准进行显示、打印输出。 在圆柱齿轮的测量中，比较复杂的是螺旋线变位齿轮的测量，涉及的参数和注意事项也比较多。 1、 首先在程序命令语句DFNGPA（参数文件名）中的Helix angle beta[0]：分度圆螺旋角参数语句中输入 齿轮的螺旋角，程序规定右旋为正值，左旋为负值 2、 在程序命令语句DFNGPA（参数文件名）中按规定正确输入X 变位系数 3、 在程序命令语句DFNGPA（参数文件名）中Involute spline: 项确认螺旋线 4、 在程序命令语句DFNGPA（参数文件名）中Scanning for P+H:项中修改原来系统默认的参数值，这样在 实际测量螺旋线变位齿轮过程中，程序会根据齿轮参数进行计算，在测量过程中根据螺旋线旋转的角度、方向自 动进行探针的转换，改变相应的测量方向避免探针与齿轮之间发生干涉、碰撞。 利用坐标测量机不但可以进行单个零件的测量，而且可以进行零件（齿轮）的成组测量，将所需测量的齿轮 一次成组装夹定位后，编写相应的程序，根据每个齿轮装夹的固定位置，程序自动进行识别，进行无人值守的高 速、高效成组测量以及测量后的数据计算、分析、统计。利用坐标测量机进行齿轮的测量，可最大限度减少人为 误差，由于其测量过程中可不使用转台，消除了齿轮常规检测仪器的回转运动而带来的偏心距误差，其很好的重 复性和测量高效率是传统测量仪器所无法比拟的。33十一 利用高效快捷的测量工具- CMM 测量小孔的孔径和分度误差航天科工集团068 基地计量站 张军生 [摘要] 本文主要介绍利用三坐标测量机测量高精度小孔的孔径和分度误差，实现了测量结果的真实性和产品的 批量检测 [关键词] 三坐标测量机、孔径、分度误差、真实性、批量检测 随着当今世界科技的不断发展和进步，CMM（三坐标测量机）作为在工业生产中一种重要的质量控制和计量 检测手段得到了极大地普及和应用。我基地计量站根据军品科研、生产的需要于2000 年引进了一台青岛前哨朗 普公司生产的ZC866H 型三坐标测量机，从而结束了只能使用光学仪器进行几何量测量的历史。由于三坐标测量 机的引进同时也把我们带入了一个新的测量技术领域， 使我们以前在二维光学仪器上不能实现的测量项目能够得 以实现。并且减轻了计量检测人员的劳动强度，提高了工作效率。 由于我基地生产的是高、精、尖的航天军工产品，零部件的公差要求严格，生产加工和计量检测的难度大。 其中一个关键零件的两个定位小孔和反向面的一个定位槽之间的夹角公差要求：90o±31、30o±31、孔径公差φ 1.5 mm，在没有三坐标测量机以前这类零件的检测只能在万能工具显微镜上用影象法测量，测量系统误差大而且 常常因为测量结果不真实达不到设计要求，需要反复多次的重复测量。出现的问题有： 1、由于受光学仪器的功能局限性影响不能体现设计基准、工艺基准、测量基准一致的原则。 2、因为两个定位小孔是盲孔，导致成像不清楚，并且很容易将孔口的毛刺误差带入测量结果，不能真实地 测得孔径误差。 3、测量时间长，检测人员劳动强度大视力易产生疲劳，导致测量误差大。 4、工作效率低，不利于批量生产和检测。 在引进三坐标测量机后我们利用三坐标测量机对该零件的孔径和分度误差进行测量，完全解决了上述问题。 使一直捆扰着我们的零件堆积等待和测量结果不确定度的分析、 评定后的结论为： 用万能工具显微镜测量所得的 测量不确定度：0.0037 mm & 0.008/3 mm，用三坐标测量机测量所得的测量不确定度：0.0018 mm & 0.008/3 mm。 所以利用三坐标测量机测量该零件测量不确定度能够满足设计要求。 下面我将此测量方法做一介绍， 供同行参考 指正。 1、 将零件固定在测量机工作台面的专用工装上，以零件大端面作为基准面。将定位槽卡在与其尺寸一致的 量块上。 2、 选择φ0.5 mm 的测头测杆，校正测头参数。将测头的回退、逼近距离定在5 mm。 3、 先测出基准面PL01 中心孔CI01， 然后将测头的回退、 逼近距离定在0.5 mm， 测一个定位孔CI02。 将CIO1、 CIO2 投影到PL01 上得两点PO01、PO02。将PO01、PO02拟合成一条直线LI01。344、 建立零件坐标系。 用面PL01 的法失方向建立坐标系的Z 轴， 再用直线LI01建立零件坐标系的X 轴， PO01 为坐标原点。 5、 测量零件。分别测量基准面PL02 和中心孔CIO3、两个定位小孔CI04、CI05。 将CI03、CI04、CI05 投影到PL02 得点PO03、PO04、PO05。 6、 在量块的两工作面上分别测得两条直线LI02、LI03，将LI02、LI03 投影到PL02 上得线LI04、LI05 将 LI04、LI05 进行中分得线LI06。 7、 将PO03、PO04；PO03、PO05 分别拟合成一条直线LI07、LI08。 8、 计算LI06 与LI07 的90 夹角、LI06 与LI08 的30 夹角及两定位小孔的孔径。 9、 对测量进行评价，根据测量结果作出判定。 结束语 经过一段时间对三坐标测量机的使用和操作， 我深刻地体会到三坐标测量机给我们计量检测工作所带来的巨 大便利。其高效、快捷、准确的测量方式是其他手段无法代替的。相信三坐标测量机在我基地的军工科研、生产 中将会发挥越来越大的作用。十二面与面垂直度的测量方法的分析青岛前哨朗普测量技术有限公司 孙立海在坐标测量机的测量过程中， 面与面的垂直度或平行度的测量评价在测量方法上是非常重要的。 因为测量方 法不当会使测量的重复性很差，而且反映不了真实情况。为什么会造成这种情况？怎样测量才能够准确呢？ 一．从测量机的测量原理说起 测量元素时，坐标测量机用测头在被测零件的表面上触测几个点，测量系统将测量点的坐标传送到计算机， 计算机根据所测量的元素用数学方法计算出该元素的特征数据和该元素的测量误差。 比如圆： 经计算得到圆心点 坐标、圆直径、圆度误差、圆的投影平面。再如平面：平面的方向矢量、平面上点坐标、平面度误差。 我们可以通过以上的测量和计算得到所需的结果，也可以通过特征数据计算进一步得到其他位置误差。如： 通过计算两个圆心之间的距离，与标准值的比较，得到位置度误差。通过计算两平面的方向矢量的夹角来计算两 平面的角度等等… 。 为在测量中能够真实反映被测零件的误差， 通常要求在测量时根据零件的大小、 被测零件表面的光洁度选择 测量点位置和测量点数。如果在这方面没有注意，有可能造成测量误差。 如：测量圆时，要求尽量测到圆的全部，如果测量范围小于1/4 圆，你会发现其测量结果中，圆的直径和圆 心点坐标的重复性很差，每次测量的结果相差很多。同理，当我们测量小平面的平行时也会发现其重复性很差。 为什么在测量时会出现以上情况呢？让我们进行以下分析； 二．重复性与测量的准确性 测量机在测量每一个点时都有一个精确度问题，在测量机的术语中我们称 之为“重复性”，在测量机精度指标的P 值（即探测误差）中就反映了这一点。 机器的P 值所涉及的因素很多，反映了测量机整体的品质。除机器的因素外， 零件表面的形状误差也会影响测量点的重复性。 因此这个误差是始终存在的。由于重复性误差的影响，就出现了以下的问 题。从右图的示意中可以看出：中间的小圆是被测圆，由于测量点的分布小于 1/4 圆时就可能出现计算出的结果的直径和中心点位置偏差很大的情况，而且 结果的重复性相差很大。测量点的分布越接近整圆其结果越接近真实值。图中： 当测量角度为θ1 时其计算的圆可能是大圆。 从左图的示意中我们不难想象，在测量整个平面时，在触测的全部5 个 点中如果其中一个点 有2?m 的重复性或形状误差对这个平面的方向矢量几乎没有任何影响。 但同 样在这个平面的局部测量4 个点中如果有一个点有2?m 误差的话， 就会使这35个平面的方向矢量有非常大的变化。 总结以上分析结果： 1. 测量机由于其结构和零件形状的影响存在不可消除的重复性误差。 2. 由于重复性误差的存在，在测量时要尽量在被测元素的最大区域内测量，使得最大程度的反映零件的真 实情况。以上的分析结果与平面的垂直度计算有什么关系呢？ 三．在测量软件中是如何计算垂直度和角度的 测量后的元素在计算软件中都是用矢量来表示的， 线元素是由与测量方向有关的、 如： 与被测线平行的矢量， 和通过测量点计算出的线上一点来表示的， 为计算方便再加上一个该线的投影平面的方向矢量。 一点一矢量即唯 一表示这条线。 这条线是有方向而没有长短的。 面元素是由该平面的法向矢量和该平面上的一点来唯一表示这个 面的，没有这个平面的长宽和大小的记录。 在测量软件中计算夹角和垂直度就是用矢量计算的方法来实现的。以上图示中可以了解测量机软件的计算方法。 从线的垂直度和平行度的计算过程中可以看出： 是先计算出两 线的夹角， 然后再根据被测线的长度计算出垂直度误差和平行度误差。 求面对面的垂直度和平行度也是同样道理， 其计算方法是一样的。 从以上说明可以得知： 计算垂直度和平行度是通过计算矢量之间的夹角和被测长度来得出 的。 为什么面对面的垂直度和平行度测量重复性不好呢？ 四．影响面垂直度、平行度测量的因素 如果我们所测量平面的面积比较大、形状误差很小、是 正方形的，那我们测量它们之间的垂直度和平行度重复性误 差会很小。而实际零件中被测平面的形状是多种多样的，以 长方形的比较多。而且能够测量到的部分可能又受到测头、 测杆的限制，测量的范围不够大。因此经常会出现测量面比 较窄的类似长方形的现象。如前所述，面的方向矢量在测量 范围大的时候受重复性影响比较小，而测量范围小的时候受 重复性影响比较大。所以长方形面的方向矢量在窄的方向变 化比较大。 而面的垂直度中其方向矢量计算夹角时，是空间角度。所以没有真实反映面之间的垂直度。 由于长方形中，窄边方向的矢量变化大，而计算垂直度或平行度时的长度却是按长边输入的。因此出现误差 被放大的情况。 综合以上： 1． 长方形面窄边方向的矢量变化大。 2． 面对面计算垂直度或平行度时，其矢量的夹角是空间角度。 由于计算面的垂直度或平行度时其长度值输入的往往是长边的长度，所以误差被放大。36由于变化大的矢量角度加被放大的误差， 所以计算面的垂直度或平行度时往往重复性极差， 而且不能真实反 映实际情况。 如此说，那面的垂直度和平行度就无法测量了？那也不是，只要我们了解的问题的原因，我们就有解决的办 法。 五．面的垂直度或平行度的测量方法 测量面的垂直度或平行度的方法有以下几种： ? 因为造成测量时方向矢量变化的原因是存在有重复性误差， 而且测量的面比较窄。 所以要尽量避免这种情况， 尽量使测量范围大一些。在无法避免的时候，要适当增加测量点数，以求避免个别差点影响方向矢量的情况。这 种方法也适合测量小于1/4 圆的圆弧的情形。 ? 用测量面对线或线对线的方法替代面对面的测量方法。 这种方法使需要测量的方向和测量长度方向一致， 比 较真实的反映零件的真实情况而不会放大测量误差。 并且通过计算角度可以直观的了解零件误差产生原因， 便于 提供返修意见。 在一条线不能反映全部垂直或平行的时候， 可以根据需要多测量几条线， 最终误差以最大的为准。 注意：要计算线与线垂直度或平行度时，应将线投影至公共平面；因为如前所述，在计算机软件中计算矢量 时，往往是直接计算，因而可能是空间方向夹角，对计算垂直度会有一些影响。 以上是对面对面垂直度或平行度测量的一些探讨。 随着测量机软件的发展， 可能会对以上问题有更好的解决 方法。对测量机的应用以及测量方法的讨论，一直是测量机用户和生产厂家的一个重要话题。而且由于测量机应 用越来越广泛，讨论问题的深度和广度也在不断增加。 只有提出问题，才能解决问题。希望有更多的用户不断的提出问题，才能使坐标测量机的应用得到更大的发 展。十三关于测量机手动测量出现极大误差的原因分析青岛前哨朗普测量技术有限公司 孙立海三坐标测量机在手动模式下相对CNC 模式要有一定的误差，我们经过多次观察和实验发现： 1 测量机在测量点的时候， 通过测量机光栅记录的点坐标是测针宝石球中心的坐标， 而我们需要测量的点坐 标是宝石球与工 件接触点的坐标， 这两者相差一个 宝石球的半径， 由 前者经计算得到 后者的过程， 我们 称之为测头半径 修正（或测头补 偿），是由测量机 软件来实现的。 2 测量机软 件进行测头半径 修正的一个必要条件是要知道被测点的法向方向，在CNC 测量（即自动测量）时，其法向方向是由程序给出的； 而手动测量时只能根据测量的触测方向或后退方向，来判断其法向方向来进行测头半径修正。 3 在沿轴向方向测量点时，操纵杆比较容易掌握，法向方向比较容易判断而且比较准确；但是与轴向有一定 角度尤其是空间点的测量时， 由于操纵杆操作的协调性问题使测量和后退的方向不能完全是法向方向。 因此当方 向差的比较多时就会出现测头半径补偿方向错误的情况， 即出现极大误差。 这对于操作测量机时间不多的操作人 员来说是可能经常出现的。 4 所有测量软件中对于测量点的测头半径修正都是沿机器或零件坐标系的轴向方向进行的， 其原因就是因为 点的方向矢量无法准确确定。37针对以上问题，解决的办法： 1 我们知道这种问题产生的原因，只要在测量时加以注意并随着操作人员的逐步熟练就可以得到解决。 2 手动测量时，尽量沿被测点的法向方向触测和后退。 3 测量复杂零件一定要建立零件坐标系，对于没有沿坐标轴向测量的测量点可以转化为测量面或线。 4 手动测量时测量机软件可以自动生成自学习程序， 手动测量后可以用自学习程序自动测量一遍， 可以得到 更为准确的结果。十四浅析在三坐标领域里的间接测量金城集团计量处 解林中 南京：210002[摘要]：本文着重讲述了三坐标领域里，基准转换、被测要素的延伸或转换、坐标系的转换等几种常用的间接测 量方法。 [关键词]：三坐标 转换 延伸 坐标系 在精密测试领域,不少工件空间结构特别复杂，而且相互位置尺寸精度要求比较高，这类产品在航空上面表 现尤为突出，在检测这类产品时普通仪器一般很难完成，通常要借助通用仪器――三坐标测量机。三坐标因配置 了先进的测量处理软件，测量形位公差、空间相关尺寸等能力大大增强了。然而对于被测要素与实际基准不在同 一面（如在正反面），被测孔或槽的方向与工件坐标系两轴不平行成一斜角，以及实际被测位置限制等等，而无 法进行直接测量或不易测准，这时可凭借基准转换、被测要素的延伸、或坐标系的转换等，通过间接方法换算求 得。下面谈谈在三坐标领域里的几种典型的间接测量。 一、基准转换 在生产测试或样品抽检过程中，经常遇到复杂结构工件的位置 公差的计量，比较常见的有基准与被测要素不同面，如所测要素在 正面，被测要素在反面，像液压绞盘上的中间壳体、航空方面的输 入、输出壳体等，由于它们的结构特殊，精度要求又高，传统的方 法是很难完成测量，此时可借助中间基准过渡即把实际基准转换到 中间基准上，再让被测要素与中间基准进行比较计算，这样可换算 出被测要素与实际}