位置度的三坐标测量方法的实践

　　0 引言

　　在汽车机加工行业,需要进行位置度检测的汽车零件很多,如发动机缸体、变速箱壳体等,其相关孔系之间的位置尺寸及位置度必须得到保证,才能满足装配的互换性要求。

　　几年来我们充分利用三坐标测量位置度的特点,基于最大值极小化思想,采用对平面孔系实体最大位置偏差要素进行跟随优化处理的方法,解决了一系列位置度加工和测量问题。

　　1 位置度三坐标测量与计算方法原理

　　传统测量孔系位置度的方法是使用专用综合量规检验和平台测量法。但专用综合量规检验只能定性测量,不能判断方向;平台测量法复杂而麻烦,且时间长,费用高;都不适合大批量多品种的汽车工业生产。三坐标测量机检测零件的位置度采用的是坐标测量方法,可以编辑测量程序实现零件位置度的自动测量,有效减少人为误差;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,很方便的把零件上各孔(或轴)的位置坐标测量出来,并把位置度计算出来。

　　但用三坐标测量零件时,如果不注意基准坐标系的建立、平移、和旋转,直接获得的检测结果可能会偏离“定位最小区域准则”—最小条件。因而在实际测量工作中对此类问题的数据处理与评定一定要慎重,避免因误判而给用户造成损失,特别是测量仅受底平面或中心孔等单一基准约束的平面孔系位置度误差的零件,如果按照一次测量就下结论,该零件就有可能报废,在许多情况下根据位置度测量原理可以通过对基准坐标系的平移、旋转来优化测量结果,使之得出符合图纸和工艺要求的位置度测量结果。

　　1.1 位置度误差值

　　孔的实际轴线的位置度误差值是以被测实际轴线的理想位置定位,作实际轴线的最小包容区域(圆柱面),该最小区域的直径即为孔的位置度误差值。如图1,假设该孔理想轴心线对基准平面B、C的坐标值为(25,25),该孔实际轴心线对基准平面B、C的坐标值为(x,y),则该孔实际位置对理想位置的偏离量为(fx,fy)即fx=x-25,fy=y-25;则该孔实际轴心线的位置度误差值f为:

　　1.2 零件基准坐标系的平移调整

　　1)用最小外接圆法求定位最小区域的原理

　　当被测平面孔系的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。

　　2)用最小外接圆法进行基准平移

　　如图2所示,零件坐标系建立方法为:以孔1和孔3的连线为X轴,孔系的端面法线方向为Z轴,自动生成Y轴,以孔1圆心清X、Y为0,在端面清Z为0。