广东鸿图南通压铸有限公司 226300
摘要：在汽车制造业中，对于每一个零部件都有着严格的质量要求。为了满足装配性，很多零件都会在表面布满孔系，且这些孔系之间的位置尺寸以及位置度都是要严格符合标准。因此对零部件进行位置度检测是十分必要的。为了方便测量，在零部件的加工工序上编辑三坐标自动测量程序，提高了孔系位置的精度，也为各部门对于零部件生产的质量监控和设备调整提供了便利。
关键词：三坐标测量；位置度；方法；注意事项
三坐标测量机是近40年发展起来的，它可以用来测量铸件、模具以及机械产品所生产加工出来的零部件等。三坐标测量机的测量精度很高，效率很快，应用范围很广，无论是汽车、航空航天还是船舶等，所涉及的零部件，均有三坐标测量机工作的影子。随着各机械行业的不断发展，对于零部件或模具的精度要求越来越高，对三坐标测量机精度需求的力度也越来越大。
1.三坐标测量机的结构和特点
目前三坐标测量机的结构分为桥式结构和水平臂结构，桥式结构又分为固定和移动两种。单边或者双边的高架桥结构，又称为龙门结构，这种大型的三坐标测量机将移动部分的结构进行了改进，通过只移动横梁来改进性能，以适应更大尺寸的测量。
①固定桥式结构三坐标测量机其封闭的框架结构有很强的刚性，且测量空间开阔，良好的稳定性能保证测量的精度。固定桥式结构的三坐标测量机多被应用于测量轻重量的材料，体积较大，是一种精密型的测量机。
②移动桥式结构三坐标测量机与固定桥式结构测量机一样，测量空间也是较为开阔的，结构简单、工作台固定，与固定桥式结构测量机相比，承载能力要强，但三个方向运动相重叠，获取到的数据准确度就会较差，需要采取更多的措施来提高精度。
③水平臂结构三坐标测量机又被叫做“地轨式坐标测量机”，这种测量机结构简单，空间开阔，多被用于大型低精度物件的测量工作。
2.三坐标测量机的原理和方法
三坐标测量机的工作原理是通过对零件进行坐标测量，将零件位置度的测量数据输入到三坐标测量机，再通过计算来获取其被测部件的尺寸大小、位置以及理论形状是否存在偏差，根据偏差情况来确定被测的零部件是否合格。利用三坐标测量机来对零部件进行位置度的测量，主要依靠的就是数据，数据不充分或分布不恰当，都会影响到测试结果。为了充分反映被检测部件的情况，要尽量多地去分布测点数，这样虽然可以获取更加可靠的结论，但同样会消耗大量的工作时间，所以用户需要在所要求的精度和速度等方面上做经济上的评价。
所谓三坐标测量的原理，就是将被测物件放置于三坐标的测量空间，通过对物件上测点的坐标位置来获取测点的空间坐标，随后被测零件的位置、几何尺寸和形状都能被计算出来。
计算机技术的诞生，给各行业的生产制造带来了巨大的便利，尤其是近几年，关于信息化和自动化的技术成果涌现。在汽车零部件的铸造上，从零件的设计层面，便开始采用了CAD技术，基本实现了“无纸化”，所以CAD模型所创造出的数据，本身就为零部件的数据测量提供了数据源。
但CAD模型所创造出来的数据与三坐标测量机形成的模型数据并不相通，利用CAD来做辅助测量，需要解决好两者之间的信息转换问题。转换过程中如果造成数据丢失或精度有所损失，都会影响到位置度的测量结果。
进行测量的基本原理，就是探头与空间轴线配合，通过空间轴线的运动，对被测零件上的集合元素离散空间点的位置进行抓取，在利用计算机对所获取的点进行分析，最后将几何元素还原，计算偏差，就此完成零件的检验工作。
图1 常见几何元素特征点数
3.位置度三坐标测量与计算
位置度就是被测要素实际的位置与理想位置产生偏移的程度。比如，轮毂的装配受螺栓孔位置度的影响很大，而孔组要素之间的关系是需要位置度公差来做保证的。进而得出结论，在轮毂生产后，不能立即投入使用，必须要对其进行位置度公差的检查，这样才能保证所生产的轮毂质量上不会出现大问题。
3.1被测要素理论位置的计算
①不同的零部件有不同的功能，所以对于零部件进行位置度的测量，需要根据其功能来给定一个、两个或者任意方向。然后选择投影面，依据基准体系和被测要素的理论位置两方面，找准正确的尺寸方向，选择XY、XZ或者YZ投影面。
②通过结合投影面和图纸要求来对被测要素进行理论位置的计算。
3.2建立合适的坐标系
三坐标测量机主要就是利用建立的坐标系来对被测零件进行检测，因此要建立合适的坐标系。可以利用PC-DMIS软件，用基准来建立坐标系，也可以利用所测量的元素去建立坐标系。
3.3被测元素和基准元素的测量
在对被测元素和基准元素的进行测量工作时，尽量用自动程序去做取点拟合，这样可以避免因手动给检测结果带来误差。
3.4位置度的评价
①点击PC-DMIS软件中位置度的图标。②点击位置度图标后，在位置度评价框上会出现“特征控制框”和“高级”两个页面。这个时候要仔细查看图纸的设计要求，将相应的基准元素设置好。③在设置好基准元素后，选择“特征控制框”，选择好被测元素，设置好基准，再将位置度公差输入进去。④最后选择“高级”，在对话框中设置好信息的输出方式和分析选项。
4.三坐标测量位置度的注意事项
在进行三坐标测量位置度时，对于孔组位置度的测量计算，需要注意以下几点：
①对于深度小于5mm的孔，可以直接对其进行位置度的测量计算。
②对于深度大于5mm的孔，为了控制产品质量，要在孔圆柱两端的极限点与上下两个端面求相交，然后对交点求取位置度。
③对有延伸公差带要求的，要在评价的时候将延伸长度包含进去。
④如果是斜平面上的孔，不能与实际表面求相交，原因在于实际加工时多少会存在些许误差。它的公差带是沿着轴线的方向无线延长的圆柱公差带，交点坐标如果落在了公差带内，就可以算作合格。
⑤为了让基准和被测要素的理想位置能够保持一致，减小孔组位置度的误差，可以在几何图框中进行平移和旋转操作，这种方法无论是对粗加工零件还是精加工零件，都有着极为重要的效果。
对于粗加工零件，可以利用平移和旋转来获取到被测要素与基准位置相对应的最佳位置与方向，给机械加工提供合理的实际数据，能够挽救濒临报废状态的粗加工零件，避免了资源浪费。
而面对精加工零件，由于有了最佳方位的数据支持，可以迅速决定出零件装配数据位置，当位置度公差按照最大的实体原则给出时，可以利用基准的变换来降低废品率，大大提高了技术经济效益。
⑥基准的选择顺序不同，评价出来的结果也不同。在进行位置度检测时，按照图纸设计标注的要求进行设置原则，但设计人员往往没有考虑到测量问题，导致图纸在测量阶段产生了一定的阻力。因此要及时和厂家设计人员沟通，在理解产品和设计人员的理念之后，能够顺利进行检测工作，避免错误的产生。
结语：
位置度检测作为机动车零部件检测中的常规检验，对于零部件的功能和使用起着重要的作用。要对位置度检测予以重视，并不断提高理论知识和技术的掌握，且在进行位置度检测工作前，一定要对产品设计的图纸有全面的理解，采用正确的方法进行检测，利用先进的计算机技术计算结果并进行分析优化。
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论文作者:沙雯雯
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/11
标签：位置论文; 测量论文; 三坐标论文; 测量机论文; 零部件论文; 零件论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;