如何做好三坐标测量机对位置度的精确测量

李惠

【摘 要】三坐标测量机的测量精度高，应用范围广，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踪迹。三坐标测量机检测零件的位置度方便、误差小，费用低，尤其是它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。三坐标测量机测量位置度不仅通用性好，而且可精确测出各孔坐标偏差的具体数值、方向，对现场生产有较好的指导作用。本文探讨了如何做好三坐标测量机对位置度的精确测量。

【关键词】三坐标测量机；位置度；精确测量

三坐标测量机是近几十年发展起来的，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高，应用范围广，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踪迹。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。

一、三坐标测量位置度概述

位置度检测是机动车零部件检测中经常进行的一项常规检验，对于零部件的功能和使用起着重要的作用。所谓位置度，是指对被评价要素的实际位置对理想位置变动量的指标进行限制。在进行位置度检测时首先要很好地理解和消化图纸的要求，在理解的基础上选择合适的基准。位置度的检测就是相对于这些基准，它的定位尺寸为理论尺寸。

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板坐标测量法。但专用综合量规检验只能定性测量，不能判断方向；平板坐标测量法测量复杂而麻烦，且费用高，时间长；而且这两种测量方法已不适合现在大批量多品种的汽车工业生产。自从有了三坐标测量机后，对于位置度的测量就容易得多了。三坐标测量机检测零件的位置度采用的是坐标测量方法，它比平板坐标测量方法要容易、方便、误差小，费用低，尤其是它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。三坐标测量机测量位置度不仅通用性好，而且可精确测出各孔坐标偏差的具体数值、方向，对现场生产有较好的指导作用。

今天，三坐标已被广泛应用于工业产品精密零件的测量，对于手工不易操作的特殊零件的测量，通过三坐标测量机就很容易实现。比如：平面度、直线度、园柱度等。空间元素间的位置关系，如：内孔公共轴线间的垂直、平行，公共轴线、公共平面的建立与体现等，都可以通过三坐标测量后获得。因此，三坐标测量机为对现代工业的高速发展起到了无可替代的作用。

二、如何做好三坐标测量机对位置度的精确测量

为了做好三坐标测量机对位置度的精确测量，在进行位置度检测的时候，要对图纸有个很好的理解和消化，这样才能在理解的基础上选择合适的基准。

三坐标测量机主要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。

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。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。

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。

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，对于深度小于5mm的孔，可以直接计算测量其位置度。对于深度大于5mm的孔，必须采用先测量圆柱，然后与上、下端面求相交，再对交点求位置度的方法来控制测量误差，上、下端面一般是指整个孔的两端面。或者尽量取靠近两端面孔的截面位置，如果仅测量一个截面，求其位置度是不能保证此孔在整个长度范围上所有截面的位置度都合格的。因为交点是圆柱轴线与两端平面相交得到，不管轴线方向往哪个方向倾斜，如果两端交点位置度合格，中间各截面的位置度也應该是合格的。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。

对于要求有延伸公差的，在评价的时候要包含延伸的长度。在设置位置度公差的时候，有时会出现不同的图标，其实它们的含义是不同的，目的就是为了使得尺寸公差和位置度以及形状公差之间得到相互补偿。

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，大大提高经济效益。

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。

综上所述，为了做好三坐标测量机对位置度的精确测量，在进行位置度测量工作前，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，注重细节，利用先进的计算机技术计算结果并进行分析优化，才能得到符合位置度误差最小条件的测量数据，最大限度的提升产品质量。

【参考文献】

[1]贾兆海；智能三坐标视觉检测技术研究[D]；长春工业大学，2016年

[2]李鸿生，郝革红，苏海云，邓建国；三坐标测量在灯具制造中的应用[J]；轻工科技，2014年05期

[3]董战坤，邱惠群；三坐标检测螺纹定位孔位置度方法[J]；金属加工（冷加工），2016年S1期