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薄壁多孔件三坐标测量的应用

简要分析了薄壁多孔零件检测现状，叙述了三坐标测量薄壁多孔零件位置的

优点，提出了检测方法应用原则，三坐标测量方法和标准实物。

标签：薄壁多孔零件；坐标测量；标准实物

1引言

企业在生产过程中经常遇到薄壁多孔零件的加工及测量问题，薄壁多孔件由

于料簿、孔本身尺寸精度高、相关尺寸之间有较高的形位公差，故加工过程中孔

位置不易保证。在大批量及低精度生产中，为保证零件装配互换性，一般使用位

置量规进行检测，但此方法有易磨损，不可读等缺点。在单件高精度的测量中，

我们需要精确地分析零件位置公差的偏移方向及相关值，以便进一步的了解零件

的状态。随着三坐标测量机的广泛应用于对各类零件的自动监测，可利用计算机

对测量所得数据进行在线分析，以判别被测工件是否合格，来确定工艺能力是否

满足，精确分析误差偏离趋势，不断修正尺寸，改进加工工艺。

下面以我公司零件“夹板”为例，对该零件进行尺寸及形位公差分析，再用三

坐标进行测量。

2尺寸及形位公差分析

对一个零件尺寸形位公差进行三坐标测量之前，需对此尺寸被测要素、基准

要素、零件特征进行分析，为建坐标系作准备；同时分析此工件应用的公差原则，

此零件尺寸被测要素和基准要素同时应用了最大实体原则。最大实体原则：形位

公差值是零件处于最大实体状态是给定的，即实际尺寸不超过实效尺寸。若被测

要素或基准要素偏离最大实体状态时，其形位公差值可以得到补偿。即当三个被

测孔φ1.50+0.075、基准孔φ6.50+0.09、基准扁8.80-0.09处于最大实体状态时，

对基准A、B的位置度公差带直径为公差值φ0.05，轴线在理论正确位置上的

3个圆柱体内的区域。

3三坐标的应用

3.1机器使用环境

在三坐标测量系统中，温度、湿度是很重要的因素。在测量过程中如果环境

温度变化，将达不到原标定的精度，测量结果将会发生误差。湿度过大，容易造

成电子元器件的短路；湿度过小，容易产生静电。我公司使用的是ZEISS公司

的VISA型号的三坐标测量机，采用的是CALYPSO系统。

温度范围18℃～22℃温度变化1.0K/h；1.5K/d

温度梯度1.0K/相对湿度40%to60%

3.2零件坐标系的建立

在精确的测量工作中，正确的建立坐标系，同样是非常重要的，为了得到一

个正确的检测结果，在检测一个零件前，应先建立零件坐标系。

建坐标系的方法有多种：（1）“3-2-1坐标”：控制Z轴、X轴的方向和位置

及原点的位置；（2）平移坐标：可移动坐标的任意坐标或全部坐标到拖放的元素

上或者将坐标系沿其坐标轴方向平移到输入窗口中输入的数值大小的一段距离；

（3）旋转坐标：将“基准坐标”旋转所得后的新坐标；（4）利用三点偏移坐标系；

（5）利用三点、多点拟合坐标系；（6）利用两点偏移坐标系；（7）合并坐标系

等等。

以我公司零件“夹板”为例，将运用典型的“3-2-1坐标”：首先选择合适的探

头、探针，针对薄壁多孔零件的特性，此零件可选用φ0.5探针薄壁、小孔进行

测量（注意设置回退距离≤0.2，以防撞针）。校验后，将零件放置专用夹具上（夹

持13.8部位），手动打点测量所有的被测要素、基准要素、零件上的一个平面

PLN1，再构造中分基准“”B8.80-0.09的一条对称中心线BFLN1，所有准备工作

做好后，建立坐标系（图1）：将第一个窗口拖入平面PLN1，以确定Z轴方向；

第二个窗口拖入构造中心线BFLN1，以确定X轴方向；将第三个窗口拖入基准

孔φ6.50+0.09（CIR1），以确定原点，添加并激活。这样一个完整的新坐标系就

建成了。

3.3计算位置公差

为了精确的计算位置公差，本例需将当前零件坐标设置成极坐标，可将该元

素属性页显示的几何参数中理论值改为图纸要求尺寸，如：29.7°、φ11.9，因被

测要素和基准要素同时应用了最大实体原则，需对被测元素φ1.5的特性进行设

置：“评定方法与分配”中选择“内切”，同理对基准要素进行设置，然后选择工具

栏“形位公差”，元素名后有一方框，选择“MMC”，接下来将被测要素CIR1实测

值[红线框]拖入“元素名”，输入理论公差值φ0.05，点击“接受”，创建的该