1、 密级： 学号：2011003469本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ）三坐标测量机在汽车关键零部件中的检测方案研究学 院： 汽车工程学院 专 业： 汽车服务工程 班 级： 11 本汽车服务 1 班 学生姓名： 朱克明 指导老师： 万春生 高小林 完成日期： 2015 年 5 月 23 日 学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后
2、果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日江西科技学院本科生毕业论文（设计）I摘要当今汽车制造业水平
3、的不断提高,对汽车零部件的加工精度要求也越来越严格，以完成高质量的汽车零部件的装配。在汽车的制造装配中,可以使用三坐标测量机实时监测生产线上零件的质量是否符合技术要求。三坐标测量技术在汽车生产制造过程中起着不可估量的重要性。认识三坐标测量机在国内外的发展形势，以海克斯康公司生产的 GLOBAL Silver Classic SR 型三坐标测量机为例，初步研究三坐标测量机的组成结构，工作环境要求以及工作原理，了解计算机控制软件编程。说明三坐标的操作方法。以汽车变速器液压控制阀为例，使用三坐标测量机对其进行检测，说明检测的操作过程，其中包括测头的校验和零件的检测过程，得出检测报告，对测量结果进行分
4、析，分析测量误差的原因。总结本次测量的方案，提高测量效率。对高精度测量的进一步认识。关键词：三坐标测量机；汽车零部件；检测方案 江西科技学院本科生毕业论文（设计）IIAbstractThe level of automobile manufacturing industry continues to improve, the processing precision of auto spare parts requirements more stringent, assembly to complete high quality auto parts.In the assembly and m
5、anufacturing of automobile quality, whether can use the three coordinate measuring machine production line real-time monitoring of the parts meet the technical requirement. Three coordinate measuring technology of inestinable importance in the automobile manufacturing process.Understanding the devel
6、opment situation of three coordinate measuring machine at home and abroad, with the hexagon production company GLOBAL Silver Classic SR type three coordinate measuring machine as an example, a preliminary study on the structure of the composition of three coordinate measuring machine, the working en
7、vironment and working principle ,understanding of computer control software programming. Description of the operation method of three coordinates.Taking the automobile transmission hydraulic control valve as an example, the detection is performed using three coordinate measuring machine, explains th
8、e operation process of detection, the detection process including probe calibration and parts, draw the test report, analyze the measurement results, analysis of the causes of measurement error. Conclusion of this measurement scheme, improve the measurement efficiency. Further understanding of the h
9、igh precision measurement.Keywords: three coordinate measuring machine; auto parts; detection scheme江西科技学院本科生毕业论文（设计）III目 录第 1 章 前言11.1 选题背景11.2 三坐标测量机的国内外发展情况11.2.1 三坐标测量机的发展历史.11.3 三坐标测量机测量软件发展现状.2第 2 章 三坐标测量机构造及其工作原理42.1 三坐标测量机.42.1.2 三坐标测量机的构造.42.2 三坐标测量机的测量原理.62.3 三坐标测量机在汽车产业中的应用.72.3.1 汽车零部件检测
10、.72.3.2 车身外形检测.82.4 小结.8第 3 章 三坐标测量机的操作.93.1 测量机的工作环境.93.2 三坐标测量机的操作流程.103.2.1 各电源接通的接序.103.2.2 操作步奏.113.3 小节.11第 4 章 汽车样本零部件的检测实验 124.1 样本零件的简介.124.2 测头校验.134.2.1 测头校验的目的.134.2.2 测头校验的原理.134.3 程序的设置.144.3.1 新建零件程序.14江西科技学院本科生毕业论文（设计）IV4.3.2 新建侧头文件154.4 零件的检测.164.5 检测报告的分析.174.5.1 检测报告分析.184. 5.2 误差
11、分析.18第 5 章 总结与展望195.1 总结.195.2 展望.19参考文献.21致谢.22江西科技学院本科生毕业论文（设计）1第 1 章 前言1.1 选题背景应用于上世纪 50 年代的三坐标测量机的诞生到今天各种坐标测量机，三坐标测量技术已成为当今工业的重要组成部分 1。是一种新的汽车制造技术，科技含量要求很高。汽车制造业不断提高自身的技术为了满足社会发展的需要，还需要从其他领域的支持。目前，三坐标测量技术在汽车制造生产的过程中，应用已经非常广泛，渗透到汽车生产的整个过程。在汽车研发设计制造中，使用三坐标测量机进行逆向设计汽车。在设计车身制造时，测量金属板等复杂成分。对汽车零件的测量，也
12、要用到三坐标测量机，尤其是复杂形状零件，应用高精度测量设备，才可以测得满意的结果。如今，三坐标测量技术不仅仅运用于生产出的零部件的检测，它还越来越多地被用于在线检测，对生产过程进行时刻监控，有利于及时纠正生产过程中出现的偏差 2。由此可见，以后三坐标测量技术在汽车生产制造的过程中应用范围将会更大。由于迅速推广和应用三坐标测量机，出现了以下特点：精密技术高，可靠性好和高速扫描探针扩大了测量机的应用范围；测量机在逆向工程中的重要作用；软件的好坏已成为竞争指标之一；产品的质量，产品的准确性和产品的重复性仍将是极大的关注 3。1.2 三坐标测量机在国内外的发展情况第三次科技革命的发展，带动了制造业的飞
13、速前进，制造精度不断的提高，传统的测量技术不能满足加工测量的要求，更加精确的测量技术在此背景下迅速发展，从而推动了三坐标测量机的诞生。三坐标测量技术的测量精度足以满足人们生产需要，越来越先进的三坐标测量机一代又一代的更新，智能是人们追求的方向。1.2.1 三坐标测量机的发展史世界上第一个三坐标测量机是由英国 Ferranti 公司研发的 1956（图 1.1），测量探针接触零件件工作，脚踏板米记录当前坐标，然后计算元素之间的尺寸关系 4。1962 菲亚特质量工程师创造了世界上第一个专业制造坐标测量机，在意大利都灵设备公司，这是现在仍称 EDA（数字电子自动化）公司。然后 DEA公司接着研发了一
14、种手动测量机，机动测量机和使用蒸汽浮动轨技术测量机，配备了各种型号的头和测量软件 5。因此，后来成为了世界上最大的测量设备江西科技学院本科生毕业论文（设计）2供应商。1964，瑞士的 SIP 公司也使用软件计算两点之间的尺寸，进入了用软件测量数据的时代。从 90 年以后，随着工业制造业一体化的发展，信息技术，灵活的制造和测试的产品设计，迈向集成化的趋势，因此三坐标测量机作为测量设备，对其提出了更高的要求，新一代的测量机其特点是：1、具有与外界设备通讯的功能；2、具有与 CAD 系统数据共享，相互转化的功能；3、有集成电路板简化电路，并能成为计算的串接设备，受计算机的直接控制 6。中国三坐标测量
15、机设备在 20 世纪 70 年代开始生产，现在应用的领域非常广泛，在机械加工制造、汽车研发生产、家电设备、电子器件、磨具开发和航空航天等领域，增长非常迅速 7。图 1.1 早期三坐标测量机1.3 三坐标测量机的软件发展现状三坐标测量机是最早只能输出坐标，只有在机器坐标系下才能测量，需要人工对零件进行找正操作，必须把零件和机器的坐标轴线控制平行 8。测得的数据，需要计算才能得到测量结果。电脑的发展和应用，数字技术应用到三坐标测量机系统中，因此，三坐标测量机的配套软件就出现了 9。首先是在 DOS 操作系统和更早以前的时期，测量软件可以实现坐标对准的，找到正方向，一些基本几何元素的测量，几何公差和
16、有关尺寸测量。第二阶段是微软的 Windows 操作系统时期，Windows 系统包含 16 和 32 位以及 Windows9598 等；在这一时期，计算机的硬盘内存容量和运行环境有了江西科技学院本科生毕业论文（设计）3很大的提升，友好的测量软件在一个功能完善、操作上的变化很大，使用图形和窗口显示，功能呼叫和数据管理变得非常简单。第三代是从 20 世纪 90 年代开始，一点都不夸张地说，这次的变化非常的巨大，第三代的测量机以 CAD 技术嵌入测量软件为标志。江西科技学院本科生毕业论文（设计）4第 2 章 三坐标测量机构造及其工作原理2.1 三坐标测量机 三坐标测量是三维度，在一个正方体的空间
17、范围，可以显示几何，长度和圆周分度测量仪器。三坐标测量仪可以被定义为“一台可以三个方向运动的测量仪器，可以在 X、Y、Z 三个垂直的方向上运动，检测器是通过接触或非接触式的信号传输，三个轴测量系统的移动，采集数据经过处理器计算出零件的点的坐标（X，Y，Z）以及拟合几何形状” 10。三坐标测量机的测量功能，应包括位置精度、几何精度、形状精度和尺寸等 11。三坐标按照结构的不同可分为悬臂式、桥式、关节臂式、龙门式等。桥式三坐标测量仪是小型测量机中常见的类型，桥式又可以分为固定桥式三坐标测量仪和移动桥式三坐标测量仪。限于本文篇幅，下面只说明桥式三坐标测量机。一、移动桥式三坐标测量机是一种应用最广泛的
18、结构形式。它主要分为四个部分：工作台固定，沿台沿 X 方向桥架，滑架沿 Y 方向的轨道梁，主轴可沿Z 轴方向移动，被测零件放在工作台固定不动，测头安装在 Z 轴上。移动桥式结构简单紧凑，刚性好，具有比较大的的空间。零件件固定安装在工作台上，不影响零件测量质量的动态性能。小型测量机，不管是手动或数控，基本上都采用这种结构。二、固定桥式与移动桥式三坐标测量机的不同之处有：桥框是固定的，它与基座直接链接；而工作台可沿着基座的导轨移动。这种结构的主要优点是：X 的反向标尺和驱动设备安装在工作台下面的中间位置， Y 方向 臂较小；从中间移动，绕 Z 轴横摆量小；测量几点的结构刚度大，测量结果的精度高。2
19、.1.2 三坐标测量机的构造三坐标测量机有不同的种类，不同形式，性能各异，被测物体放的环境条件是不一样的，一般由某些特定功能的部分组合起来大的 12。作为一种高精度的测量设备，三坐标测量技术主要将测量值与理论值进行对比，并将差值结果用数值的方式表示出来。三坐标测量机需要 3 个标准方向，以相应方向上的运动轨道来实现，还需要测头对零件进行探测，除此之外，测量机的计算机和电气控制系统可以处理数据和自动检测等功能 13。三坐标测量机主要由三部分组成，电气系统、测头、主机，主机结构分为(图 2.1)：1、框架；2、标尺系统；江西科技学院本科生毕业论文（设计）53、导轨； 4、驱动装置；5、转台与附件。
20、图 2.1 现代三坐标测量机三坐标机的测头是测量传感器，它在三个方向的感触信号和微小的位移，以实现扫描和微测功能 14。测针主要由测头宝石，电气测座，信号传感器等组成，测头主要有接触式的和非接触式的。根据输出信号的不同，有触发式测头、瞄准式测头和微侧头。电气系统包括：1、电气控制系统是测量机的重要组成部分。它能够单轴或多轴联动控制，拓展设备控制、通信控制、保护逻辑控制等。2、计算机部分，三坐标测量机一般用专用的计算机控制，一般的 PC 机。3、测量机软件，主要有控制和数据处理软件。利用软件进行测头校验和测头的方向的转换，生成检测模型，测量路径，它可以用来测量基本的几何元素及其相互关系，形位误差
21、测量。4、绘图打印与设备为检测结果的输出设备，该设备可根据测量的条件，将数据打印出来，表格，可以以图形的方式绘制。江西科技学院本科生毕业论文（设计）6图 2.2 三坐标测量头2.2 三坐标测量机的测量原理测量机的测量原理“是三维空间的有效范围内，根据探测系统对工件进行检测，通过软件系统返回工件表面点数据，计算机系统（如 ACDMIS）计算各种几何尺寸”。三坐标测量机测量的工件时，测针会遇到各种不同的形状。但是任何形状是由空间的点组合而成的，都可以归因于空间点的测量，因此精确的坐标空间中的点的采集，是任何几何外形评估的基础。三坐标测量机的测量原理是测量空间允许范围内的零件，在工件的表面点的位置准
22、确测出空间坐标的数值的，将点的坐标值，通过计算机数据计算，拟合形式几何元素，如球形、圆形、曲面、圆柱形和圆锥形。通过计算机计算的方法算出测得的位置公差、形状和其他几何数据 15。介绍从以上可以看出，三坐标测量机的基本操作是测量的“点”，测量点的基本过程如下（图 2.3）。在三维空间，运用数学方法，计算每一个点的坐标值，多点可以拟合成几何元素，如：圆锥、圆、面、线、圆柱等。利用特征的几何元素，如：圆的半径径、中心点、面的法线、圆心、圆柱的轴线、锥顶点可计算出几何元素间的尺寸和位置关系，还可以进行公差的评价。江西科技学院本科生毕业论文（设计）7图 2.3 测量点操作过程2.3 三坐标测量机在汽车产
23、业中的应用三坐标测量机在汽车生产制造过程中不可或缺。高质量的产品，从根本上是在生产过程中实现的，而不是依靠检验来保证的。生产制造的质量目标是保证生产的零件符合设计的要求。从而不断提高产品质量。对于大批量生产汽车零件的企业特别要重视过程控制，准确的测量零件的尺寸是过程控制的核心。2.3.1 汽车零部件检测汽车上的零件有很多种，有些对精度要求并不高，而有些对零件的精度要求非常高，比如壳体类的零件，外形的尺寸允许有较大的偏差，对于发动机气门组，活塞组等零件的加工要求就非常的高，普通的测量方法不能准确的测量其实际尺寸，那就没法与理论值进行对比，因此需要用到高精度的测量设备，检验生产的零件是否符合要求，
24、及时的反馈信息，调整加工 16。三坐标测量机的检测精度足以满足其测量要求，因此使用该设应用了生产线上实时的进行监控，保证产出的零件符合要求。由于整车上的零件数以万计，在专门的产线上配备专用三坐标测量机，有些机床加工零件比较稳定，基本不受认为因素的影响，可以采取抽样的方法检测，而有些零件受认为的因素较大，这时需要采取全检的方法进行。汽车零部件的生产，已经离不开三坐标测量机的监控与反馈，其测量的容有很多，功能非常强大，比如：位置关系、同心度、同轴度、垂直度、平行度等。以此来保证生产的零件符合要求，及时剔除偏差较大零件，为整车装配以后的性能提供基础。江西科技学院本科生毕业论文（设计）82.3.2 车
25、身外形检测 在制造加工过程中，车身装配存在较大的误差，这是由许多因素的影响，主要是生产者自身的技术水平的影响和和其他的一些客观因素，比如设备的老旧，检测的精度不够高。车身大多为钣金件，而钣金的刚度较差，很容易受到外界微小的应力而产生变形，在生产的过程中磕磕碰碰，车身可能就开始出现了扭曲变形，因此我们要使用高精度设备检测其质量的好坏。 车身装配是有许多的加工装配系统，很难保证 装配过程中产生的偏差。2.4 小结本章我们主要介绍了三坐标测量机的构造，在这里主要说明了移动桥式三坐标测量机。分析了三坐标测量机的构造及其工作原理，以及在汽车产业中的应用。由于三座标测量机的测量精度非常的高，一些普通的零件
26、并不需要用这么高精度的仪器测量，因此三坐标测量技术主要针对精密零件的检测。三座标测量技术在汽车中的应用，对汽车外型钣金件的检测和评价。江西科技学院本科生毕业论文（设计）9第 3 章 三坐标测量机的操作3.1 测量机的工作环境三坐标测量机的测量精度高达 24um，其工作期间的外部环境对测量精度有非常大的影响，因此需要在符合要求的环境下工作，主要控制的环境因素有：环境温度、湿度、供气压力和供气质量。标测量机工作环境要求为（表 3.1）：表 3.1 三坐标测量机工作环境工作温度不符合要求时，可能会出现的问题，测量精度会有所下降。环境温度过高或者过低，造成测量误差较大，温度梯度不符合要求时，测量结果也
27、会不准确。解决方案：关闭门窗，打开空调，保持环境温度的恒定，然后开始进行测量操作。湿度不符合测量要求时，会出现的问题，测量时的湿度应该在 45%60%的范围内，湿度过小很可能会产生静电。解决方案，在实验室内放置空气加湿器，放点绿色盆栽；湿度过大可能会造成测量机的零部件锈蚀，影响以后测量的精度，严重的情况下可能影响设备的工作寿命。三坐标测量机安装时带有配套的空气过滤器，能够将空气中的油水分离，还应在前面加装过滤设备，保证供给测量机的空气不含有油，不含有水和其他序号 项目 技术要求 是否满足1 工作温度 2022 测定温度要求 2013 温度梯度 1/h 2/24h 1/m4 湿度要求 相对湿度
28、45%-60% 气源湿度30Hz 时，振幅3m6 清洁度要求 洁净、无尘7 供气流量 160L/min8 机供气压力 6-10bar9 机气源质量 固体颗粒：直径15m，浓度 10mg/ m 3；含油量：5mg/ m 3；含水量：6g/ m 3；10 电源要求 AC220V，50Hz，1KVA11 接地线要求 具备独立可靠的接地系统,接地电阻小于4江西科技学院本科生毕业论文（设计）10的杂质，使得气源符合三坐标测量机的要求。1.为保障设备的正常运行工作，冷凝设备的安装（ 空压机输送的压缩气体温度在 40-80之间），不然高温的气体在管道内冷凝成水，产生大量的小水珠，将会使得管路生锈而损坏。2.
29、为了避免压缩空气产生的冷凝水跑到导轨的表面上是，应该在管路中设置排水口，及时排除冷凝水。（使用的冷冻干燥机，首先具备小于 10的露点温度）。3.在湿度较大的环境中或者气源的空气压缩机比较陈旧，所供给的气源所含的杂质较大，必须增加后处理设备，比如冷冻干燥机。4.空气压缩机和冷冻干燥机，还有一些前置过滤装置，必须安装在便于观察的位置，时刻注意其处于正常的工作状态，放置容器接收放水口处的放水。3.2 三坐标测量机的操作流程三坐标测量机的测量精度非常高，需要及时的保养，出现故障要及维修，就可以增加设备的使用寿命，这样可以减少故障的发生，保证每次测量的精度。为使操作者更好地掌握和用好测量机，应注意阅读相
30、关的操作步骤提高工作效率，避免意外事故发生。 3.2.1 各电源的接通顺序开机前首先要做以下准备：1.检查机器的导轨是否有障碍物，外观是否有杂物，并对导轨及工作台面进行清洁。2.检查环境是否符合要求，对压缩机储气罐，除水机进行放水。检查以上条件都具备后，可进行坐标开机操作，测量机的开机顺序如下:1).打开空气压缩机，打开储气阀门，气源压力高于 0.5MPA。2).接通电源总开关，长按控制柜电源开关和计算机开机，系统开始自检（控制盒全部指示灯全亮）。3).当操纵盒灯全亮后按 machine start 按钮加电（急停健必须松开）。4).系统自检完成后，打开桌面上的软件，测量机进行回机器零点过程（
31、图3.1）。图 3.1 机器回家确认江西科技学院本科生毕业论文（设计）113.2.2 操作步骤三座标测量机测量汽车零件的操作方法： 我们将要测量的零件在放到工作台上测量之前，应先去除毛刺，将零件表面的油污清理干净，是零件表面光滑，避免在测量时影响测量结果；被检测的样本零件先在室内恒温，如果温差过大，可能就会影响测量结果的精度，减少测量误差； 重大型零件应小心轻放到工作台面上，以免撞工作台面，必要时加装软垫，保护工作台面； 中小型零件放到测量工作台面上，首先紧固，然后再进行操作测量，否则测量时出现晃动，影响测量精度； 在操作过程中，调换测座时(特别是调换加长杆的测座)一定注意要离零件远点，以避免
32、发生碰撞。当做成全部的检测实验后，依据三坐标测量机操作使用说明书的规范，测量机的电源关闭顺序： 关闭系统时，首先移动 Z 轴到安全的位置，但应避免测头撞到工作台面发生事故，一般情况下，测头移动到机器的左、前、上位置，测头旋转到A90B180；退出软件系统，关闭设备控制系统的电源和侧座控制器电源；关闭控制电源，计算机关机，关闭除水机电源和气源开关等，发出电源总插头；工作完成后，要整理清洁工作台表面。3.3 小结本章我们主要分析了三坐标测量机的工作环境要求和主要的开关机的操作步骤。其中主要控制的环境因素有工作境温度、工作湿度、供气压力和供气质量。工作温度包括时间温度梯度和空间温度梯度，湿度的控制主
33、要采用加湿器来增加空气的湿度，对气源的质量也有较高的要求。三坐标测量机的电源开关比较多，在开机前，我们要做的一些准备工作，本章我们还详细介绍了各电源的接通顺序，以及开机后的操作步骤，完成零件的测量后，我们还要注意各程序的关闭顺序。先是移动轴到安全位置然后退出软件系统，接着依次关闭各系统电源。江西科技学院本科生毕业论文（设计）12第 4 章 汽车样本零部件的检测实验汽车上有成千上万个零部件，并不是所有的零件对精度要求都很高，因此使用三坐标测量机检测的汽车零部件都是精度要求非常高的零件。本文主要介绍汽车自动变速器中的某个零件（图 4.1）进行检测操作为例，我们使用学校实验室的海克斯康三坐标测量进行
34、实例检测，以次来说明三坐标测量机检测汽车零部件的方案。图 4.1 自动变速器零件我们选取了汽车自动变速液压控制阀作为测量的样本零件，因为自动变速的液压控制系统对零件的尺寸精度要求很高，图 4.1 为液压控制阀的活塞件，在 工作过程中来回往复磨损，且容易产生变形。零件的磨损变形，极易影响到自动变速器的正常工作,所以我们使用三坐标测量机检测该零件的尺寸参数是否符合要求。4.1 样本零件的简介样本零件为拉维那式自动变速器的泄压阀（图 4.2），自动变速器主要由三部分组成，行星齿轮系统；液压控制系统；电子控制系统。图 4.2 变速器液压控制阀江西科技学院本科生毕业论文（设计）13泄压阀为液压控制系统的
35、重要组成部分，样本零件的工作原理为：当泄压阀前端系统压力升高时，阀心在液压作用下向后移动，阀芯开启后，液压油从中心孔流向径小孔泄压，液压油流进回油管路；当泄压阀前端压力减小时，且回位弹簧是弹力大于液压系统的压力时，阀心在回位弹簧的作用下向前移动，阀芯回落阀座，径向泄油孔关闭。该液压系统的控制阀零件精度要求非常高，零件在经过一段时间的使用后会出现一定程度的磨损，从而影响液压系统的工作。4.2 测头校验开机启动三坐标测量机，详细步骤参考第三章第二节，开机后，我们首先要新建零件程序，然后进行测头的校验，测头的校验过程比较复杂，小心的操作每一步，操作设备时首先注意安全，认真的完成本次实验。4.2.1
36、测头校验的目的1 使用三坐标测量机在检测零件时，所使用的测针，其触头的红宝石球与被检测的零件表面直接接触，接触点坐标系值减去系统传送的宝石球中心点坐标值就是宝石球的半径，需要通过校验得到的测针的半径值，对测量结果修正。2.在测量过程中，往往通过不同测头角度、长度和直径的组合来完成测量的任务。不同位置的测量点必须要经过转化才能在同一坐标下计算，这就需要通过测头校验来获得不同测头角度之间的位置关系。所以，测量开始前，侧头的校验工作是必要并且重要的，直接影响整体的测量结果。4.2.2 侧头校验的原理侧头校验基本原理为通过在一个被认可的标准器（图 4.3）测点来得到测头真实直径和位置关系，我们所采用的
37、标准圆球是一个直径为 15.8753 的钢球。在标准钢球上校验测头，计算机软件首先根据坐标测量系统发送一个球的拟合计算，计算出拟合球的直径，然后减去标准球的直径，差值就是该测头的等效江西科技学院本科生毕业论文（设计）14直径。图 4.3 标准器校正测头的一般步骤：配置侧头添加角度参数设置校验测头查看结果校验测头时的测头配置（图 4.4）：图 4.4 配置测头文件1.配置侧头与操作包括定义测头文件“1021”；2.定义侧坐“Tesastar_M_M8”；3.测座与测头的转换“TesastarMP_body ”；4.定义加长杆和测头“TesastarMP_module_SF”；5.定义测针“TIP
38、3BY20MM ”。江西科技学院本科生毕业论文（设计）154.3 程序的设置4.3.1 新建零件程序1.选择“文件”“新建”；2.设置“零件名”为“1021”，填写“修订号”和“版本号”；3.选择单位“毫米”，确认“接口”为“机器 1”,点击“确定”；4.在工具栏空白处，点击“右键”，调出常用的工具栏，保存一个窗口布局；5.“文件”“保存”，保存零件程序；“文件”“退出”，退出零件程序。4.3.2 新建侧头文件1.新建一个侧头文件，在“测头工具”窗口中“测头文件”处输入文件名“1021”。2.定义测头组件，一次添加 A90B0、A90B90、A90B-90 、A90B180 角度（图 4.5）
39、。图 4.5 添加测头文件3.测量，定义校验参数，测量点数，逼近/回退距离，移动速度 %，接触速度%， Man+Dcc 测量模式（手动+ 自动），测量层数，定义标准球（图 4.6）。江西科技学院本科生毕业论文（设计）16图 4.6 定义标准球4.验测头，校检查校验结果。设置好了测头的校验程序，现在我们可以开始对标准球的校验了，首先我校验 A0B0 位置的测头，调用 A0B0 位置的程序，测头就会回到 A0B0 位置了，然后我们需要手动采取第一个点，采完第一个点后，在计算机窗口点击继续，接着机器就会自动采取剩余的点，因为我们在程序中设置了 Man+Dcc（手动+自动）这种模式。剩余的 A90B0
40、、A90B90、A90B-90、A90B180 四个位置，测头的校验都是一样的步骤，这里就不再一一详述。完成了每个位置的测头校验，且校验结果都是合格的，接下来我们就可以开始零件的检测了。4.4 零件的检测我们可以看到图 4.1 中的一个汽车变速器的零件，外形轮廓为一个圆柱形，首先安装固定要测量的零件，然后构思坐标系的建立，建立坐标系的原能够清楚的反应零件的行状，测量踩点操作方便，容易安装固定（图 4.6）。建立坐标系，粗建坐标系的主要方法有三种，点线面、面面面、面圆圆，创建点、线、面、圆所采点数不同，点只需采点一个，线至少采点两个，面至少采点 3 个，面至少采点 4 个，确定坐标系的位置，然后
41、就可以开始手动采点了。这里我们分析样本零件后，采用面圆圆的方法建立坐标系。接着建立面、圆、圆进行采点。江西科技学院本科生毕业论文（设计）171.测头在 A0B0 位置，我们在图 4.6 泄压阀零件上表面手动采取三个点确定建坐标的第一个面，三个点的位置尽可能的均匀，防止取点不均匀影响生产的平面误差较大。图 4.6 检测泄压阀2.在不同的方位进行采点时，需要调用我们上节建立的测头角度文件A90B0、A90B90、A90B-90、A90B180，调用不同方位的测头时，应将测头置于安全的空间位置，确保调用的过程中测头碰撞到机架而损坏测头。3.零件四周上有对称分布均匀的四个小孔，我们分别取其中的一对对称
42、小孔，手动测量圆的四个点，测量时可以锁住左右移动的 Y 轴，取完四个点后，在计算机中显示得到一个圆，同理可以测得第二个圆。4.一个面，两个圆，选取原点在第一个平面中心，由此我们可以建立零件坐标系了。5.建立好零件坐标系后，我们开始测量控制阀的最大外径值，由于控阀在工作过程中是来回往复运动的，外径很容易受到磨损，当磨损到一定程度以后，密封性明显下降，阀门将工作失效。由测量值我们可以评价控制阀的磨损程度。6.在建立好的坐标系上，还可以依次测量零件的两个面的平行度，圆柱的同心度，以及外形的轮廓度，然后对测量值进行评价，查看零件的磨损和变形的情况。7.零件的评价尺寸后，接着在计算中中打印测量报告，完成
43、零件的整个测量过程 ，收拾测座上的零件，按照操作说明依次关闭个系统的电源，结束本次实验。4.5 检测报告分析 完成零件的测量后我们就要对检测的参数进行分析，由于本次测量零件是江西科技学院本科生毕业论文（设计）18已经使用过的零件，而不是新零件，零件在使用后存在一定程度的磨损和变形，由于条件有限，下面我们就对以下四组数据进行分析。测量报表如图 4.7 所示。报告中主要的内容有：零件的名称，测量的时间，特征名称。测量的尺寸参数主要要，测量值，零件公差，零件理论值。图 4.7 检测报告4.5.1 检测报告分析外径圆 3 是图 4.7 中的最大的外径圆，有报告中的数据可以看出，在公差允许的范围内，超差
44、 0.1mm，这是因为零件在工作过程中产生的磨损，以测量的尺寸进行零件磨损程度的判断，我们就可以知道该零件是否到了维修期或进行报废处理，及时更换新零件，避免影响系统的正常工作。特征平面 3 与我们定义坐标系的基准平面就进行平行度分析，数据结果是超差 0.013mm，零件表面存在变形，影响控制阀的工作效率。特征外径圆 3 与内径圆柱的同心度值，超差 0.041mm，同心度的超差将会使得该零件在工作过程中产生力矩左右，加速零件的磨损，由于工作轴向力不同心，将会导致额外的能量损，最直接的影响是寿命短效率底。外形轮廓度在公差0.005mm 范围内，超差 0.058mm，可能存在过载现象，导致零件受到较
45、大的冲击载荷，产生变形，影响外形轮廓，造成工作时噪音大。江西科技学院本科生毕业论文（设计）194.5.2 误差分析造成误差的因素有很多，主要有认为操作失误和自然的不可控因素等组成。下面主要分析本次测量造成误差的一些原因。自然因素主要有环境温度、温度梯度、环境湿度 、环境的震动、光线的照射，环境温度直接影响到传感器的灵敏度，从而导致测量结果产生一定的误差；温度梯度的不同，对气源的供给管路有着一定的影响；环境湿度直接影响到了测量机的工作条件，对其测量精度的影响非常大；环境的震动给机身一个震源导致测头测量零件时产生误差，影响测量的精度。由于条件有限，该变速器泄压阀是已经是已经使用过的零件，对于旧零件
46、可能存在一定的磨损量，液压控制阀在使用以后会产生轮廓的变形，导致外径值和相关参数的改变，测量的误差可能因此而增大，测量过程中可能出现微小的晃动；第一次操作标测量机，测头的校验存在误差；实验室的粉尘较多，测量机工作台面没有擦净；实验室的温度和湿度控制不够准确；零件表面上的油污没有清理干净。江西科技学院本科生毕业论文（设计）20第 5 章 总结与展望5.1 总结三坐标测量技术是一种先进的现代精密测量技术。对汽车产业的发展前景十分广阔，同时对工艺流程的质量控制要求非常高的行业。本文主要阐述了三坐标测量机的类型，结构，以及其工作原理，列出了工作环境的要求，三坐标测量在汽车工业中的应用非常广泛，其中包括
47、零件的检测车身的设计。详细说明了三坐标测量的操作步骤，首先开机前的个电源的接通顺序，开机后，对计算机进行软件设置，然后开始测量工作。在测量零件前首先要进行测头的校验工作，校验的目的，原理，校验的软件参数设置，在校验完成后，开始测量零件，在三坐标工作的区域内安装零件。我们选取汽车变速器中一个液压控制阀的活塞机构作为测量的样本零件，首先是建立零件坐标系，根据零件的形状不同，合理采用建坐标系的方法。这里采用了面、圆、圆的方法建立了零件坐标系，然后开始零件的测量，进行尺寸的评价，对评价的结果进行分析，最后，还要对本次样本零件测量的误差进行分析。以汽车变速器的中的液压控制阀作为样本零件，体验操作三坐标测
48、量机全部过程，学会了使用三坐标测量机对零件进行检测，出报告，进行报告分析，分析误差产生的原因。5.2 展望随着计算机软件技术的快速发展，越来越智能化的三坐标测量机将会呈现的我们眼前，三坐标测量机的主要发展方向有以下几个方面：1、大量程方向：现在市场上的三坐标测量机的量程还相对较小，不能满足大量程和特大量程的需求，由于量程的加大，会导致测量精度的下降，随着软件技术的发展，控制系统的提升，可以增大其测量的空间，同时保证足够高的精度。2、小型化和自动化三坐标测量机：对小型零件的测量，人们需要占地小，操作方便的测量机，在有限的工作空间，小型化更加符合人们的需求。自动化，可以进一步解放人类的双手，使得测
49、量变得更加的轻松愉快。 4、 多功能的三维测头：测头的功能变得更多，调用侧头自动化，不用手动进行更换测头操作，测量过程中随时可以更换所需的测头。江西科技学院本科生毕业论文（设计）215、复合功能的三坐标坐标机：不仅仅是具有测量功的三坐标测量机，而且还具有数据传送，在局域网实现数据共享，除了测量之外，还有进行激光扫描，进行拍照轮廓输入等。6、新型材料的使用，可以轻量化三坐标测量机，配套百变的夹具的使用，可以大大简化安装固定的操作，使的不规则外形的零件更容易进行测量，避免装夹的烦恼和测量时的零件晃动。智能先进的三坐标测量机应用于生产实践中，提高了测量的工作效率，降低了劳动成本，使得测量工作变得轻松简单，互换性程度高，在各种软件的系统下实现数据共享，满足各类工程技术人员的要求，为人们的设计研究工作带来极大的便利，推进制造业的快速发展。江西科技学院本科生毕业论文（设计）22参考文献1张国
