测 量 方 法 汇 编LIQ 搜集整理海克斯康論坛
圆柱曲面上均布或非均布孔的测量（23） 双相关误差补偿位置度复合公差详解的测量（24） 中间点方法解决偏差大的测量问题（25） 螺纹孔位置尺寸的正确测量（26） 止回阀的斜孔的测量和误差分析（29） 最小区域法评定圆周分布孔组的位置度复合公差详解误差（30） 圆柱齿轮的坐標测量机测量方法（32） 利用高效快捷的测量工具- CMM 测量小孔的孔径和分度误差（34） 面与面垂直度的测量方法的分析（35）
关于测量机手动测量絀现极大误差的原因分析（37） 浅析在三坐标领域里的间接测量（38） 斜向圆跳动的测量（39） 浅谈三坐标在汽车机加件检测中的应用实践（45） 尛于二分之一圆弧的优化测量（50） 关于大圆弧小半径的测量（52） 小平面与相关尺寸的测量的经验介绍（53） 跳动的三坐标的测量方法（54） 间接测量深孔零件（56） 内孔槽的测量及误差分析（57）
介绍一种测量零件喉部长度的方法（58） 三坐标中的自动定位功能的应用（60） 用三坐标测量圆度（61） “大半径小圆弧”测量方法初探（64） 大半径短圆弧类样板量具的测量方法探讨（68） 短圆弧的精确测量（69） 同轴度测量方法的应鼡（73） 三坐标PC-DIMS 软件全方位解决位置度复合公差详解误差的测量技术（76） 位置度复合公差详解的三坐标测量方法的实践（81） 大孔径零件同轴喥的测量（86）
浅谈三坐标机对孔、轴、平面尺寸的正确测量（87） 浅析三坐标测量周轴度方法（91） 三坐标测量机测量平面间垂直度方法探讨（92） 三坐标测量斜孔的方法（94） 短圆弧和短直线（96） 三坐标对螺纹孔位置尺寸测量方法的探索（97）1
一 箱体类工件的测量撰稿：邢建忠 一、 箱体类工件的检测特点： 箱体类工件是动力机械制造的重要组件它的原材料多为铸铁和铝合金。设计和制造精度非常高加工难度 较大，因此许多关键重要部件都选择专用机床或数控加工设备进行加工，而且还要配有精良的刀具制造成本 很高。如图所示：从检测上来看该类工件一是送检工序多，其中不少项目都由工艺规定
100%测量；二是大多都以坐标尺寸 和形位公差的测量为主所以，从事这类工件检測的人员除要了解加工工艺外对形位公差的理论研究和实际应 用也要有一个基本的了解。 二、 测头的配置： 箱体类工件一般相对体积都仳较大而且结构又比较复杂，因此进行一些特殊测头的选配是十分必要的， 它直接影响到其整个测量过程 1、 测头座（TH5/PH10M）
测头座要根據实际需要选择，一般当工件体积大而且复杂时应选择可连接更长加长杆的 PH 测座，必要时 还应配置其它测座如 TH5 测座，以构成双测座系統其中 PH 测座旋转位置可多达 720 个，特别适合箱体类 工件的检测而 TH5 测座不仅有 5 个插接口，而且还可加接更重的测头组合从而，使测量更加灵活方便如 图所示：
2、星形测头，这是箱体类工件测量的重要组件之一它主要用于精度较高的 深孔、平面或槽等的测量，缺少了该項测头那么，将有好多项目则很难检测；2
3、盘型测头它主要用于较深盲孔定向公差以及同轴度等的测量，因为这些测量可以不考虑坐標尺寸所 以，无须进行测头的校验就可直接使用我们称其为“即插即用”测头；4、TP7 测头，它具有很高的测量精度（0.25μm） 而且可配装較长较大的测头，是大型箱体类工件测量的
必备选件之一但使用时需要选择相对较大的测力，否则由于结构的原因精度将达不到要求；5、用于 TH5/PH 测座的加长杆(其长度如50mm，100mm200mm 等)，它与星形测头、盘型测头等连接后其 测量空间将得以进一步的扩展而且，由于其传感器在加长杆的前头且测量精度损失较小；6、 肘型接杆， 这是意大利 DEA 公司的测头选件之一 其旋转范围 A （±90°） B
，（0°～360°） 可连接 50mm ， 100mm 200mm， 甚至哽长的加长杆 与该公司的 TF6/TF8 测头体相配接。 若配置一个转换接头 还可与 RENISHAW 的 TP2/TP20 测头体配接使用。是箱体类工件特殊角度或测头难于接近部位測量的必备选件之一3
三、 特殊测头的校验及应用技巧： 测头的标定与校正是 CMM 进行测量操作的一项重要内容 其目的是通过这个操作过程， 即可获得一个或多个 测尖的动态半径 并且又可精确地求得一组不同方向测头中心的机械偏置， 以便在检测中系统能自动进行测头偏 置的換算保证测量结果的正确性。 1、 星形测头的校验 星形测头由装在一个主测杆上的 4＋1
个测针组成（如图 a 所示） 一种为固定测针式， 即测針组合不允许 用户自行拆装；另一种则是可变测针式用户可根据检测要求自行组配。其中 2、3、4、 5 号测针应成 90 度夹角均布组装它们可有鈈同的长度，但必须有相同的测头半径 （为 方便自动 — a — 校验，建议 2、3、4、5 号测针应等长度配置） 由这样组成的测头
组才能使每个测針即可单独使用，又可将星形测头当成整体使用但是无论单独使用还是 当成整体使用，都必须对每个测针进行单独校验为了便于说明，我们称第 1 个测头 （A0,B0）的 1 号测针的校验为标定其余均称为校正。 下面我们着重讨论的是如何用球形规校验星形测头 问题 1：当校正球的位置已被移动，如何继续进行新的测头校正其解决的方法是： 只要将原用以标定第一个测头（A0,B0）的
1 号测针在变换位置后的球形规上再进荇一次重新标定，而后便 可按常规继续进行新的测头校正了 问题 2：只有一个球形规的情况下如何完成全部星形测头的校验？其解决的方法是： 只有一个标准球要校正多个方位的星形测针确实存在一定问题 但从实际情况来看， 一台机器及便配置两个 或三个标准球 若摆放鈈当照样还会发生碰撞。 那么用一个标准球到底能不能进行多个方位的星形测针自动校正
呢事实上只要方法正确是完全可能的。其有关規则和操作方法如下： 1.1.在同一组测头的校正过程中标准球的位置如若已被移动，此时必须重新进行测头标定 （即用第 1 个 测头（A0,B0）的 1 号測针在新位置的标准球上再进行一次测头标定） ，然后即可接着进行新的测头校正； 1.2.测头的标定和校正操作可在测量过程中随时进行但應尽量选择机器坐标系； 1.3.根据 PH 测座 A，B
的定义方向在进行星形测头的校正时应调整标准球的支撑杆，使其与将要变换位 置后星形测头的 1 号測针平行如图所示： 例如【c1：A0，B0】【c2：A90、B-90】【c3：A45、B-90】 、 、 ；4
1.4、按上面图示以手动方式采点即在机器坐标系下用星测头（A0，B0）的 1 号测针茬调整好指向的球形 规上方采一形以确定球形规进行标定或再校正的大致位置，然后程点序便自动对所选角度星形测头的全部测 针进荇校验了。 2、整体使用星形测头时的测针半径补偿 不同的测量系统对星形测头整体使用时测头半径补偿的方式都有自己的规定 然而，
组匼在一起的 4 个星形 测针其物理制造半径虽然相同但“动态半径”总不能相同（事实上就是同一个测针换位后的动态半径也不可能 完全一樣） 。纠其原因这主要来自触发式测头的各项异性，由于这种各项异性使测头采样运动的“滞后量”并 不是一个“定值” 所以，星形測头的 4 个测针经校验后其“动态半径”就很难一致了那么，比较理想的测头
半径补偿值应该是什么呢这一问题多家用户都做过尝试，峩们倾向于取 4 个测针半径的平均值因为，这种方 式比较简单且无须操作员在测量中增加任何额外的操作和计算 3、星形测头半自动测内圓/外圆 若你的系统中没有此功能，而星形测头使用又很频繁建议用户可自行开发一个用于该测量的实用程序。其 中星形测头测内孔可做荿一个“傻瓜”式程序没有任何人机对话，
更无须记准测针号其操作时只要将星形测头手动移到孔中，即可进 行自动测量；而星形测頭半自动测外圆需要操作员输入的参数也仅 仅限于外圆的直径、中心坐标、采样深度和定位高度几项。 4、盘形测头和柱型测头的校验 该兩项测头的校验请详见各自使用系统的操作手册。 四、工件的吊装及支撑附件： 将大型工件安全平稳地放到坐标测量机的工作台上必須有一台
好的吊装设备。单臂起重机占地面积小起吊重量可达 3000kg，完全 可满足诸 如发动机机体、缸盖、曲轴等重型工件的吊装用户可根據 实际进行恰当选择。需要一提的是为了确保吊装和测量机大理石工 作台的绝对安全，在购买该类吊装设备时应要求供货方提供可调整 变速的机型，以便吊装时随意进行操作速度的选择（标准速度/慢速） 必要时还应加装紧急断电按钮。大致结构如上图所示；
在箱体类笁件的检测中为保证装夹安稳和避免测头在机器坐标 系的-Z 方向超程，必须要有一些辅具来支撑如垫铁、角铁、千斤顶以及虎钳等。如圖所示：5
五、箱体类工件常用的找正方法： 1、 测量基面的选择原则 测量基面的选择必须遵守基面统一的原则既测量基面应和设计基面 工藝基面 装配基面相一致。 当工艺基面不能与设计基面一致时应遵守下列原则： 1.在工序间检验时，测量基面应与工艺基面一致； 2.在终结检驗时测量基面应与装配基面一致； 2、辅助基面的选择原则
1.选择精度较高的尺寸或尺寸组（如尺寸较长的尺寸组）作为辅助基面。当没有匼适的辅助基面时应 事 先加工一辅助基面作为测量基面； 2.应选择稳定性较好且精度较高的尺寸作为辅助基 面； 3.当被测参数较多时，应在精度大致相同的情况下选择各参数之间关系较密切的，便于控制各参数的 一参数（或尺寸）作为辅助基面； 3、找正第 1 轴所选元素： ○线え素、面元素以及构造的线元素、面元素4、找正第
2 轴所选元素： ○除了线元素、面元素还可用点元素（点、圆、球等）,以及由各种类型え素再构造的建轴元素。 如：一圆与一槽的连线、两圆中点与两圆中点的连线、圆与交点的连线等等诸多组合5、下面是几种常用的找正方法示意图： 1、 一平面两孔2、 一圆柱（包括阶梯柱）两孔3、 一平面（包括三阶平面）一线6
4、 一平面一圆柱（包括阶梯柱）5、一圆柱（包括階梯柱）一线6、两平面六、有关形位公差述语介绍（GB 1183—80） 1. 单一要素的作用尺寸（简称作用尺寸） ： 指在结合面的全长上，与实际孔内接（戓与轴外接）的最大（或最小）理想轴（或孔）的尺寸（见下图） 2. 关联要素的作用尺寸（简称关联作用尺寸） ：
指在结合面的全长上，與实际孔内接（或与轴外接）的最大（或最小）理想轴（或孔）的尺寸而该理想轴 （或孔）必须与基准要素保持图样上给定的几何关系（见下图） 。3、单一要素的时效状态： 指由图样上给定的被测要素最大实体尺寸和该要素轴线或中 心平面的形状公差所形成的综合极限边堺；该7
极限边界应具有理想形状（见下图） 4、关联要素的时效状态： 指由图样上给定的被测要素最大实体尺寸和该要素的定向或定位公差所形成的综合极限边界， 该极限边界应 具有理想形状并应符合图样上给定的几何关系（见下图） 5、包容原则： 要求实际要素处处位于具有理想形状的包容面内的一种公差原则，而该理想形状的尺寸应为最大实体尺寸
6、最大实体原则： 被测要素或（和）基准要素偏离最夶实体状态，而形状、定向、定位公差获得补偿值的一种公差原则 6． 当最大实体原则应用于被测要素时， 1、 则被测要素的形位公差值是茬该要素处于最大实体状态时给定的 如被测要素偏离最大实体状态，则形位公差值允许增大其最大增加量（即最大补偿值）为该要素嘚最大实体尺 寸与最小实体尺寸之差。
6.2、当最大实体原则应用于基准要素而基准要素本身又要求遵守包容原则时则被测要素的位置公差徝是 在该基准要素处于最大实体状态时给定的。 如基准要素偏离最大实体状态 即基准要素的作用尺寸 （单一或关联） 偏离最大实体尺寸時，被测要素的定向或定位公差值允许增大 当最大实体原则应用于基准要素，而基准要素本身不要求 遵守包容原则时则被测要素的位置公差值是在
基准要素处于实效状态时给定的。如基准要素偏离实效状态即基准要素的作用尺寸（单一或关联）偏离实效尺 寸时，被测偠素的定向或定位公差值允许增大 七、形位公差的应用 1、关于同轴度测量 根据国际标准，同轴度的公差带乃是直径为公差值 t且与基准軸线同轴的圆柱面内的区域。它的偏差类型 大致分为三种情况： 1、 对于基准轴线的同轴度：2、对于公共轴心线的同轴度：8
3、对于基准圆心嘚同心度：●下面着重讨论如何利用三坐标测量机进行上述同轴度测量： 对于同轴度测量有多种方式方法 而用三坐标测量机进行该测量叒是形位公差检测的一项重要内容。 实践证 明其测量结果的好坏，不仅取决于机器的精度而且与图纸标注和测量方法都有着直接的关系。所以弄清图 样标注含义和选定正确的检测方法是十分重要的。 例 1： B
两孔 A、 （A 左孔 右孔） B ,其中 A 孔为基准轴线,B 孔为被测轴线,C 为被测表媔长度,则 B 对 A 的 同轴度如图所示:例 2：A、B 两孔（A 左孔，B 右孔）,其中 B 孔为基准轴线,A 孔为被测轴线,C 为被测表面长度,则 A 对 B 的 同轴度如图所示:例 3：A、B 两孔（A 左孔B 右孔）,且 A、B 两孔的公共轴心线为基准轴线，a 为 A
孔被测表面长度,b 为 B 孔被测表面长度,则 A 对(A-B)与 B 对(A-B)的同轴度如图所示:9
●关于公共轴心线嘚确定方法如下: 两个孔的公共轴心线是指两孔中心线的中点连线(见例 3 右图);假使是三个或三个以上的圆柱表面,它们的 公共轴心线应该在图样仩另作规定 ●下面是三坐标测量机几种通常采用的同轴度测量方法： 1、应用系统功能法： 该应用方法各自使用机器的操作手册都有详细介绍。 2.极坐标测量法：
这是一种类似于平台测量的检测方法其基准元素可以通过圆柱、阶梯柱、直线以及圆/圆测量后构造的直 线获得。鈳以说几乎所有用作基准元素的单一基准或组合基准都将包括在内而被测要素则更为简单，通常情况 下只是圆的测量 ●其操作步骤如丅： 1.测量基准轴线并用其建立零件坐标系的第一轴（同心度测量除外） ； 2.将基准轴线置原点； 3.在被测元素（孔或轴）上测若干截圆（通常測两端） ；
4.输出被测截圆极径（PR 值） ； 5.取其输出较大 PR 值的 2 倍为所测同轴度误差； 3.求距法： 该方法的基本原理是通过计算圆心到基准轴线距離的方法求得同轴度误差。 与极坐标测量方法不同的是 被 选定的基准轴线无须置原点，但评定其同轴度误差时同样要取测量结果中的最夶距离乘以 2 ●关于两个相邻较远的短基准轴线的同轴度测量： 这是一个比较典型的困扰测量机用户的问题，
但现实中又确实经常遇到这種情况 包括不少国外比较发达国 家的设计图样。可见这个问题并非新鲜，只不过在测量机广泛应用之前表现的不太明显而已 例如：湔面例 1 所示的零件图样，就是一个典型的圆柱对圆柱的同轴度测量若用传统的检验心棒去检测， 其合格品在装配时的确很少出现问题 洇为这种检测方法体现的就是实际装配过程， 由此证明其检测方法是可行
的然而，从图样标注的确切含义来讲用上述方法进行的同轴喥检测并不符合定义。因为当使用心棒进行圆柱 对圆柱的同轴度测量 实际上体现的是两圆柱对心棒轴心线的同轴度， 而心棒轴心线模拟嘚正是一个公共基准轴 线与此同时，若选用三坐标测量机按例 1 图样标注对该工件进行同轴度测量[在此假定两圆柱相邻较远]可 能就会有楿当一部分工件视为“超差品”
。显然两者的检测结果就出现了明显差异。而那些“超差品”经装配 实验后证明大多数没有问题这就鈈得不引起测量机操作员的注意。分析其原因既不是机器精度太低，也不是 系统软件计算错误主要还是图样标注不妥。 对此可采用鉯下几种相应的测量方法： 1、当基准元素为孔时，可插入配合间隙较为合适的心棒以延长基准轴线的实测长度；
2、采用建立公共基准轴線的测量方法，模拟专用心棒进行检验的方式分别测量两圆柱对公共轴心线的 同轴度； 3.在基准圆柱表面内测量更多的点， 以加大计算的信息量 使系统确定最大内接圆或最小外接圆时有更充 足的表面形状信息。10
2、关于位置度复合公差详解测量 位置度复合公差详解公差包括點的位置度复合公差详解、线的位置度复合公差详解、面的位置度复合公差详解以及 国外应用比较多的复合位置度复合公差详解它们在箱体类 工件中应用的频次非常多。下面介绍几个典型示例说明了解图样标注与评价位置度复合公差详解的关系及其重要性。 例1、 下面三個图都是测量圆盘上 4 个孔的位置度复合公差详解但位置度复合公差详解要求的各不相同， 因此评价位置度复合公差详解的方法
当然也就鈈同其比较分析的结果如下。 找正方法： 1.以圆柱 A 找正第 1 轴并将轴心线置原点； 2.以圆柱 A 和键槽 B 连线建第 2 轴； 3.测量 45o 和各孔相对基准 A、B 的位置度复合公差详解。 结论：不允许通过坐标系的平移或旋转对数据进行再处理找正方法： 1.以圆柱 A 找正第 1 轴，并将轴心线置原点； 2.以圆柱 A 囷任意孔连线建第 2 轴； 3.测量各孔相对基准 A
的位置度复合公差详解； 4.必要时可采用绕第 1 轴进行坐标系旋转的方 式对位置度复合公差详解数徝进行再处理，以求得最佳 配合 结论：可通过坐标系的旋转对数据进行 再处理。找正方法： 1.以垂直于 4 个孔的工艺端面找正第 1 轴； 2.测量 4 个孔并存储在结果缓冲器中； 3.计算 4 个孔共圆并以共圆中心置圆点； 4.以共圆中心和任意孔连线建第 2 轴； 5.测量各孔相对共圆中心的位置度复合公差详解；
6.必要时还可通过绕共圆中心旋转第 1 轴进行位置度复合公差详解数值的再处理， 以求得最佳配 合 结论：可通过坐标系的平移或旋转对数据进行再处理。 例 2、关于复合位置度复合公差详解的测量 1、复合位置度复合公差详解的标注： 1.1 直角坐标尺寸标注的复合位置度复匼公差详解11
其上框表示四个孔的实际轴线必须分别位于直径为Φ0.2mm 的四个圆柱形公差带内 各位置度复合公差详解公差带应位于 相对基准 A、B、C 和相互间的理想位置上; 而下框则表示四个孔的实际轴线必须分别位于直径均为Φ0.01mm 的四个圆柱形公差带内,各位置度复合公差详解公差带 应位于相互的理想位置上,并垂直于基准平面 A。 1.2
圆周分布要素角度标注的复合位置度复合公差详解其上框表示六个孔的实际轴线必须分别位于矗径为Φ0.2 mm 的六个圆柱形公差带内各位置度复合公差详解公差带应位 于相对基准 A、B、C 和相互间的理想位置上； 而下框则表示六个孔的实际軸线必须分别位于直径均为Φ0.01mm 的六个圆柱形公差带内, 各位置度复合公差详解公差带 应位于相互的理想位置上，并垂直于基准平面 A 2、复合位置度复合公差详解的定义：
复合位置度复合公差详解公差是由上、下两个框格组成。上框格用于整组要素的定位控制,给出较大的位置度複合公差详解公差并给 出基准要求的次序排列。下框格作为要素间关系的控制它规定了要素组内各要素之间的相互关系，其位置度复匼公差详解公 差较小并重复主基准另外，下框格除控制各要素间的相互关系外还控制各要素轴线相对主基准的倾斜变化范
围，即垂直喥上下框分别给定的大、小两公差带的轴线是平行的，孔的轴线可在规定的较小位置度复合公差详解公差带范围 内倾斜（不垂直）变化但孔的轴线必须同时位于较大和较小的公差带内。在某些情况下较小的公差带有某部 分可以落在较大公差带周边之外。 然而 较小的公差带的这部分是无用的， 因为 要素轴线不能超出较大公差带。 见下面图示：12
显然 复合位置度复合公差详解标注的重要意义是它对于所加工的零件能够进行双重限制， 事实上也大大降低了零件加工 的成本然而，上框标注按测量机的现有功能是完全可以实现的其操作吔并不复杂。关键是下框标注位置度复合公差详解公 差的检测其相对的只是主基准，无疑这意味着被测元素中各要素的轴线既有位置偠求，又有垂直度的要求
也就是说，它并不象上框要求的那样各圆位置度复合公差详解公称带必须相对三个基准，而是允许通过原点嘚平移或坐标系 的旋转进行处理,它的公差带是上、下两位置度复合公差详解公差带的重合部分显然，这是复合位置度复合公差详解公差檢测的复杂之处 我们在检测中必须要认真理解才能获得满意的结果。 3、关于孔/轴键槽对称度的测量 对于孔/轴键槽（见图 a、图 b）的对称度測量应分两步进行，并且还要对截面测量的数据进行后置处理
这是该测量的重要一步，若忽略了则可能造成误判 如图所示：1、长向測量： 其操作方法是沿键槽长度方向进行测量，取长向两点（即 P1 与 P1’P2 与 P2’）两者的最大读数差为长向 对称度误差值： 2、截面测量： 其操莋方法是测量键槽前、后两端处各对应点的中 点，取其偏离孔/轴中心线的最大值作为参数 a然
后按下列公式计算截面的对称度误差。[轴]截媔的对称度误差△=2a×h÷(d-h) [孔]截面的对称度误差△=2a×h÷(d+h) 其中：14
a=键槽前、后两对应点之中点； h=键槽深度； d=孔或轴的直径 测量结果：取以上两个方向测得误差的最大值作为该零件的对称度误差。 八、发动机机体及其零（部）件的检测示例 V 型发动机以其体积小、功率大而被广泛应用於各个 领域其机型又分 6V、8V、12V 以及 16V 等，是箱体
类工件中结构最为复杂加工难度最大，同时也是检测项目最多的部件之一下面就以其为玳表，从中选择几项 做一检测方案介绍 1、机体前端传动孔位置度复合公差详解的测量 机体前端有多个加工孔位，其孔与孔之间有着精密嘚齿轮传动和装配关系为此，图样多以位置度复合公差详解公差加以 限定其测量方法如下： 1.1、以圆柱（阶梯柱）功能测量机体两端轴承孔，并以其圆柱轴线建立零件坐标系第 1 轴若图样有要求
则以其轴心线置原点（如下图所示） ；1.2、测量前端轴承孔上方精度很高的中心孔，其孔与喷油泵连接因此，即有位置度复合公差详解要求还有同轴度要 求（如下图所示） ；1.3、以先前测量的圆柱与该孔连线建立零件坐标系第 2 轴； 1.4、根据图样要求测量各孔并计算位置度复合公差详解； 1.5、测量时最好选择带加长杆的星形测头。否则采样时可能因孔太罙造成碰撞测杆。 2、机体曲轴孔的同轴度、平行度测量
机体的曲轴孔是发动机的关重部位 其公差要求特别严格， 各规格机体同轴度公差僅为Φ0.020 至 Φ0.100mm 之间因此，由工艺要求检测率必须为 100%为此，检测时不仅要校验好测头擦试也得特别干净。 2.1、除特别规定孔位外一般应鉯两端相距最远的孔测量圆柱（或阶梯柱）[选择手动方式测量]，并以其 轴线建立零件坐标系第 1 轴； 2.2、以其圆柱轴线置原点；
2.3、测量机体结匼面并以其建立零件坐标系第 2 轴； 2.4、以自动方式测量各轴承孔的两端口（如图所示） ；15
2.5、必要时将头尾两孔再构造一直线，并以其直线囷采测的结合面重新建立零件坐标系和置原点以获得 更精确的找正效果； 2.6、输出各孔的极径乘以 2，选取其中数值最大的作为同轴度误差； 2.7、再分别以各轴承孔的两端口坐标构造直线计算各轴承孔对结合面的平行度；
2.8、因箱体都比较长，测头不能从前后两端伸进去测量洇此，必须选择带合适加长杆和类似 TP7 的测头 （可加装长和重的测头） 从箱体两测移动测头到被测孔（见上图）或由上面窗口处伸进去后洅移动测头到被测 孔（见下图） 。为了方便操作和保证安全最好采用自动程序测量。3、两 V 型缸孔的测量 缸孔加工的精度极高它对发动機的整体机械性能至关重要，其 V 型角一般为 60°和
90°两种。检测项 目除坐标尺寸还有缸孔同轴度、缸孔对曲轴孔的垂直度、缸孔端面对缸孔軸线的垂直度、两缸孔轴线的角度以 及其交点坐标等（如图所示） 。其检测方法如下： 3.1 以自动程序方式校验带加长杆的星型测头 （A[30] B[90]） 、 （A[30]， B[-90]） [当 V 型夹角为 60 度时]； 3.2、用星型测头的 1 号测针测量缸面和缸面上的孔坐标； 3.3、用
2、3、4、5 号测针组成星型测头测量缸孔 中若干截圆； 3.4、鼡上面所测参数，进行坐标、角度及有关的形位公差评定 4、机体两侧传动孔系的测量 机体两侧传动孔与电机、机油泵等连接，即有坐标呎寸要求又有同轴度、平行度以及垂直度要求。且不仅16
加工难度大需要加工设备配有价格昂贵的带自动转角的镗铣头，而且检测难度吔比较困难其主要表现不在于 测量功能，而是 PH 测座不能连接合适的加长杆和测头造成测头无法接近到采样部位。为此我们采用配置雙 测座系统（PH10M+ TH5） ，通过加长杆和肘形连接使问题得到了圆满解决。示图如下：5、摇臂的测量
摇臂因其结构原因加工时不易装夹，而且嫆易变形同时，我们也注意到因其基准平面很小，零件找正 误差也比较大然而，通过巧用三阶平面功能效果就大不一样了。 下面詳细介绍如下： 三阶平面我们通常也称之为虚拟平面它用于空间任意取向的面元素的测量或计算。不过系统在数据处理 之前，需要给萣三个采样点分别平移的一个理论距离当理论距离均为“0”时系统则计算一个三点平面。显然
它和平面既是一对孪生兄弟， 又有其独特的功能 实践证明由于有了这个特殊的功能才使得某些零件的找正变得 更为准确方便。 例 1.通过测量一个三阶平面建立零件参考系第 2 轴 由圖示得知各坐标位置均相对圆柱孔轴心线对其端面的交点A / B / C 为 3 个孔的端面，B / C 共面且 与 A 平行其零件找正过程如下： 1. 测内圆柱建立零件参考系第 1 轴，并将圆柱轴线置原点；
2.调三阶平面功能在 A / B / C 3 个孔的端面各测一点，用其结果建立零件参考系第 2 轴；例 2、通过构造一个三阶平面建竝零件参考系第 2 轴 由图示得知各坐标位置均相对圆柱孔轴心线对其面的交点A 为孔的端面，其零件找正过程如下： 1. 测内圆柱建立零件参考系第 1 轴并将圆柱轴线置原点； 2. 测圆柱孔两端面并分别计算其对圆柱孔轴心线的交点 P1/P2； 3.测 A
平面，计算其贴合点（重心）坐标； 4.通过两交点 P1/P2 忣 A 平面贴合点（重心）坐标构造三阶平面再以其结果建立零件参考系第 2 轴；17
以上仅仅是箱体类工件检测的一个侧面， 还有许多更有代表性的示例 但由于种种原因在此就不再具体介绍 了。然而只要通过大量实践的总结，通过我们测量机软件应用人员的相互交流将有更哆更好的应用经验得以 推广应用。二 位置度复合公差详解误差测量技术西飞计量处 李国庆[摘要] 简述了位置度复合公差详解误差测量的种类测量误差分析，零件基准的建立、平移、旋转的处理过程
1 基本概念 位置误差分为定向误差、定位误差和跳动误差。根据定义位置误差是指被测实际要素对一具有确定方向和 位置的理想要素的变动量。理想要素的方向和位置由基准和理论正确尺寸确定根据国家标准规萣，由基准实际 要素建立基准时基准为该基准实际要素的理想要素，而理想要素的位置应符合最小条件原则 本文仅叙述位置度复合公差详解误差 国家标准 GB1183-80 中规定位置度复合公差详解误差分为四种情况。 1.1
点的位置度复合公差详解 公差带是直径为公差值 t且以点的理想位置為中心的圆或球内的区域。 1.2 线的位置度复合公差详解 a. 在给定方向上的位置度复合公差详解 当给定一个方向时 公差带是距离为公差值 t， 且鉯线的理想位置为中心对称配置的两平行平面 （或直线） 之间的区域；当给定互相垂直的两个方向时则是正截面为公差值 t1*t2，且以线的理想位置为轴线的四棱柱内 的区域 b. 在任意方向上的位置度复合公差详解
公差带是直径为公差值 t，且以线的理想位置为轴线的圆柱面内的区域 1.3 面的位置度复合公差详解 公差带是距离为公差值 t，且以面的理想位置为对称配置的两平行平面之间的区域 1.4 复合位置度复合公差详解、 孔的轴线必须分别位于直径公差值 t1、t2 的两圆柱的重叠部分内。 2 误差测量分析 对于单一要素（点、线、面）的位置度复合公差详解测量茬国家标准 GB1958-80 中已有详细介绍；对于复合位置度复合公差详解，在
生产实际中应用甚少故这里就均不讨论了。在生产实际中成组孔（或軸）的位置度复合公差详解测量，应用较广成组要 素的位置度复合公差详解误差测量要比单一要素测量复杂和麻烦得多。 但自从有了三唑标数控测量机后 对于位置度复合公差详解的测量就 容易得多了。测量机检测零件采用的是坐标测量方法。它比其它常规坐标测量方法要容易、方便、简单按照
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方便得把零件上各孔（或轴）的位置测量出来，并 把位置度复合公差详解计算出来在实际生产中，零件加工总有误差有些零件，特别是大型零件如果按照一次测量就下结 论，该零件就有可能报废但是，根据位置公差原理和图纸要求在许多情况下却是可以想法挽救的。根据位置18
度几何图框的定位特点大致可汾为四种情况： 2.1 几何图框的位置完全由基准理论正确尺寸确定 这种情况下，成组要素中的各要素将分别独立处理互相之间不存在位置补償关系，例如图 1 所示零件及其 公差框格标注就属于这种情形。零件孔位以侧面为基准以理论正确尺寸定位，这时孔组的几何图框显嘫是不允许变动的。 2.2 几何图框的位置可作平移
如图 2 所示由于标注了定位基准，孔组的几何图框必须平行于基准平面但孔组相对于基准昰用尺寸公 差定位的，所以几何图框允许平移2.3 几何图框的位置可作旋转。 如图 3 所示各孔位在一公共圆周上，它们之间仅有理论正确尺団定位显然，这种情况下几何图框允 许旋转。2.4 几何图框的位置可作平移和旋转 如图 4
所示采用位置度复合公差详解公差和尺寸公差组匼标注，但位置度复合公差详解公差无定向基准这时几何图框可以用平移 和旋转。19
几何图框的平移和旋转 目的是使孔组位置度复合公差详解误差的最大值为最小， 使测量基准与被测要素的理想位置方位 上取得一致这种方法在实际生产检测中，可以达到下面两个极为重偠的目的 a. 对粗加工零件，通过这种平移、旋转可获得被测成组要素相对于基准位置的最佳位置和方向。这就为 进一步机械加工时更匼理地
分配加工裕量提供实际数据，以挽救处于报废边缘状态下的粗加工零件这些数 据，也可供调整加工中心自动机床等的定位基准時参考。 b. 对精加工后的零件由于获得了最佳方位数据，这样就可决定零件最终的最佳装配数据位置在位置度复合公差详解 公差按最大實体原则给出时，这种基准的变换将更有利于减少废品率，提高技术经济效益 3 零件基准的平移调整 3.1 用最小外接圆法求定位最小区域的原理
当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囸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。 3.2 用最小外接圆法进行基准平移 如图 5 所示零件坐标系已经建立，孔 1 为原点由孔 1 和孔 3 的连线为 X
轴。依次测量各孔的位置并将各孔的位置测量数据存储在结果缓冲区中。另外除孔 1 外，各孔位的理论正 确尺寸可以事先赋予程序给定的存储单元中此时，程序可以依次调鼡存储在结果缓冲区中的数据并与其理论 正确尺寸进行比较。根据比较结果由最小外接园法算出其园心的变动量，重新平移基准零点然后再重新测量 各孔（或轴）位，就可得到比较满意的结果 3.3 计算处理过程
a.以零件坐标系为基准，以原点为各孔理论位置中心计算出各孔位坐标误差数据，并将各孔的误差平移至原 点附近 b. 对各孔位的误差分布区，求最小外接圆则该远的圆心即为理想平移位置中心，其直径为进行基准平移后 的位置度复合公差详解误差值 c. 将零件坐标系平移至最小外接圆的圆心处后，重新计算各孔实际位置和孔位的实際误差若其差值>t/2， 则此零件的该孔位置超出图纸给定的位置度复合公差详解误差 t 4
零件基准的旋转调整 4.1 用搜索法进行基准旋转定位最小區域判别原理， 当几何图框允许作旋转调整时 定位最小区域的接触状况也 有一点式和两点式两种形式。图 6 以两圆为例分别表示出其误差在基准旋转过程中的变化。20
设孔 1 和孔 2 的实际位置点不在基准原点和理论位置点的连线上其坐标综合误差为 C1 和 C2，且 C1>C2 又两孔位实际角度偏小于理论角度，且 Δα1>Δα2。 此时，使基准 X 轴顺时针旋转可使孔 1 和孔 2 位置误差同时减小。由于 α2<α1故孔 2 首先达到理想位
置，使其实際点处在原点与其理论点的连线上但是，由于 C1 仍大于 C2故 X 轴继续顺时针旋转，C1 虽继续 减少而 C2 却逐步增大。此时有两种情况来判断 X 轴昰否停止旋转。 当 C1=C2 时但两孔心的实际位置却不在基准原点与其理论点的连线上，此时旋转结束满足二点形式。 当 C1>C2 时且孔 2
实际位置已處于基准原点与其理论点的连线上，此时旋转结束满足一点形式。 4.2 计算处理过程 a. 首先将各孔位坐标误差换算成位置度复合公差详解误差并从中找出最大者。 b. 以度为单位绕 Z 轴旋转基准坐标系 XOY 平面。并重新计算各孔在新基准下的位置度复合公差详解误差 c. 比较前后两次位置误差值，若得到改进则继续旋转。重复执行 a、b、c 步骤如不能达到改进，则旋 转结束 d.
计算基准的最终方向与原始方向的角度 β，则其角度 β 为最佳旋转量。 e. 输出基准旋转后的孔位位置度复合公差详解误差 5 举例一则 例如图 7 所示端盖零件，要求测量 a b c 三孔位置度复合公差詳解位置度复合公差详解误差为 0.05mm，以 A 面建第一基准 Z 轴 且 Z=0，以中心孔和 C 孔连线建第二轴且中心孔 X=0，Y=0然后测量三孔位置度复合公差详解。如果测量过程中发现位置
度有问题那么它允许的平移、旋转量在 21.79mm 范围内，最大为 0.025mm在坐标系平移、旋转后，只要重新 测出的三孔位置度复合公差详解误差均在公差范围内则此零件就是合格的。6 结束语 使用 DEA 公司的 OMEGA-3307 或 DELTA-4509 三坐标测量机对于三维空间坐标的建立、平移和旋轉都是十 分方便的，只需在零件加工基准上采集几个点就可以自动建立一个三维空间坐标系。在
TUTOR for WINDOWS 系统中只需在测量功能页的 Align 画页中，選择 Theo.Rotation 项中的 By offset在 X 和 Y 栏中输入你想 旋转的偏置值，或选择 Orign 项在 x 或 y 栏中输入你想平移的差值， （此差值必须是在公差允许的范围内）
计算機就会自动进行平移、旋转计算，将坐标系转换过来然后立即可在新坐标系下测出各孔（或轴）的位置度复合公差详解 误差。所以三坐標测量机是测量位置度复合公差详解误差的最理想设备21
三齿套第一、二速倒角的定直径的深度测量方法的研究杭州前进齿轮箱集团有限公司 质量部 童小红?摘要? 本文介绍了利用三坐标测量机对齿套第一、二速倒角的定直径的深度测量的一种测量方法。 ?关键词? 三坐标测量机 定矗径 深度 直径补偿 一、前言： 三坐标测量机作为一种重要的测量手段 在当今工业的生产中发挥着其他测量设备所无法替代的作用， 利用
其丰富的测量和计算功能帮助我们可以解决了许多常规手段无法实现的测量。 二、问题的提出： 在实际工作中经常遇到这样的问题测量锥面上一定直径的深度，如果按照测量圆的方式进行则会由于测 量进给方向（方向矢量为OC 方向）与被测点的法向矢量（OB 方向）不重合洏产生如图一的误差（AC 值），测 量值为C 点的值而实际的值为A
点的值，所以必须消除这个误差还有一点，因为我们不知道在锥面上的定矗 径在哪一截面上所以必须先找到这个深度。我厂的170 系列的齿套第一、二速零件有一项质量控制要求（如图 二）：在定尺寸ΦD 直径的截媔上要求深度H 的偏差为±δ。三、程序流程图 1.三维找正零件 2.循环采点，圆锥功能得到α 3.Z=H1 深度测圆功能得$D1 4.计算补偿值CA补偿后直径ΦD1 计算OF 徝，H
值 5.Z=H 深度测圆功能得$D 6.计算补偿直径ΦD’比较补偿后直径ΦD’与要求直径ΦD 是否符合，打印ΦD’和H 7.结束 四、误差的主要来源及分析 测量誤差的主要来源有以下四点： ① 环境测量温度 ② 零件与测量机是否等温测量 ③ 测量机本身的不确定度 ④ 数学模型的误差 五、结束语 经过多佽验证图纸要求的ΦD 与实际测得的ΦD’符合，则H 即为该零件的实际深度根据测得值H
可以 判断该项是否合格。 在实际中可以根据内外锥媔、锥度的不同在程序中适当调整，可以实现不同锥面的定直径深度的测量通 过以上这种测量方法，不但提高了工作效率而且提高叻测量精度，较好解决了这个测量难点有不足之处，请22
各位指正四圆柱曲面上均布或非均布孔的测量杭州前进齿轮箱集团有限公司 质量部 童小红?摘要? 本文较详细地介绍了利用help 软件系统在圆柱曲面上测量均布或非均布孔的测量方法。 ?关键词? 圆柱曲面 坐标旋转 测杆跟随旋转 ┅、前言 随着科技不断发展和设备的不断更新以及企业国际化的推进 人们对产品质量和性能的需求越来越高。 作为
一家国有大企业来讲尤其应重视产品的质量 “质量第一”是企业生存的根本，这就使得在生产过程中对产品 质量检测精度要求随之提高。 三坐标测量机作為一种高效 高精度的质量检测手段在我们日常工作中发挥着不可 替代的作用。 二、问题的提出 我厂装备车间的零件——锁定孔板触头圓柱是机床不可缺少的零 件，它们的形状是圆柱曲面上有一组规则的孔系（如图）如果用常规
的测量方法测量孔系的位置度复合公差详解，测量精度低测量时间长。而用三坐标 测量只要编制一个合理的程序，不仅测量精度高而且，测量时间短 可重复性好。 三、程序流程 1. 开始在本程序中应用了双重循环和条件选择。 1 外层循环确定圆柱曲面上每个截面23
2 内层循环确定一个截面上每个孔位置、坐标根據给定的角度旋转、测杆根据坐标系旋转而旋转。 3 条件选择是当坐标系和测杆旋转到预定的位置时计算机屏幕输出“继续吗？”如果有孔那么输入“Y” 则测头就开始测孔的位置；如果没有孔，输入“N”则测头就进入下一轮循环。 四 程序清单(省略) 五 结束语
圆柱曲面上均咘或非均布孔的位置都可以用这种方法测得 只要适当调整程序中的某些参数。 通过运行此程 序较好地解决了圆柱曲面上孔系测量的问題，不但提高了工作效率提高了检验精度，而且对于圆锥曲面球 曲面上的孔系测量也具有普遍意义。五双相关误差补偿位置度复合公差详解的测量天津特精液压股份有限公司 王秀生 陈艳[摘要] 本文介绍了对双相关误差要求的位置度复合公差详解测量 [关键词] 位置度复合公差详解 基准元素 被测元素
双相关误差补偿位置度复合公差详解即用基准元素尺寸偏差和被测元素尺寸偏差补偿位置 度，也就是加大了位置喥复合公差详解误差 如右图所示：当基准元素和被测元素都处于最大实体状态时，其位置度复合公差详解误差为 Φ0.01mm当二者都处于最小實体状态时（对于孔即在最大极限尺寸状态），其基 准元素的尺寸公差0.016mm 和被测元素的尺寸公差0.018mm补偿给位置度复合公差详解误差 此时 位置喥复合公差详解误差为Φ0.044 mm，是Φ0.01mm
的4.4 倍由于位置度复合公差详解误差增大，便于机械 加工在ZC866H 测量机（软件为PC-DMIS3.0）上测量位置度复合公差详解的方法介绍如下：在尺 寸选项（Dimension）中选真实位置（True Position）。真实位置公差是一种元素 位置度复合公差详解公差的表达方式 它用圆形公差带洏不是用方形公差带或矩形公差带来表达。
在“公差”（Tolerance）对话框的“轴”（Axes）栏右侧下拉菜单中有四个 选项：①全部（ALL），输入适用於元素直径、 基准直径、 真实位置相同的公差值②元素直径（DF）选项，输 入元素直径的正负偏差③基准直径（DD）选项，输入基准直径嘚正负偏差④真实位置（TP）选项，输入位置 度误差（Φ值）。该例在Axes 与基准元素及被测元素尺寸无关 RFS/MMC
与基准元素无关，考虑被测元素朂大实体条件 RFS/LMC 与基准元素无关，考虑被测元素最小实体条件 MMC/RFS 考虑基准元素最大实体条件，不考虑被测元素尺寸 MMC/MMC 考虑基准元素最大实體条件，又考虑被测元素最大实体条件 MMC/LMC 考虑基准元素最大实体条件，又考虑被测元素最小实体条件 LMC/RFS 考虑基准元素最小实体条件，不考慮被测元素尺寸 LMC/MMC
考虑基准元素最小实体条件，又考虑被测元素最大实体条件 LMC/LMC 考虑基准元素最小实体条件，又考虑被测元素最小实体条件 该例选MMC/MMC，最大实体条件下的双相关误差 在元素栏中点击被测元素（即Φ12 两元素）。再点击“创建”（Create）出示报告 DIM D1=TRUE POSITION OF CIRCLE
项中的BONUS 是二者之囷。本例BONUS0.015 即 0.008 与0.007 之和DEV0.072是实际位置度复合公差详解误差。DEVANG 代表一个方向即实际位置在理论位置的哪个方向 上，对于国标是没有用的OUTTOL（超差值）=实际位置度复合公差详解误差-（位置度复合公差详解公差+补偿值）。 本例 OUTTOL(0.048)=实际位置误差0.072-（位置度复合公差详解公差0.010+补偿值0.015）
如果实際位置度复合公差详解误差小于位置度复合公差详解公差与补偿值之和则OUTTOL 显示为“0”。六中间点方法解决偏差大的测量问题一汽轿车股份公司 郝东新?摘要?：对于偏差大的个别点,利用测量子函数根本无法进行程序自动化测量即使利用搜寻功能，由于偏差大 也找不到所要测量的孔或槽解决问题的办法只有一个 ，就是修改偏差点的理论数值但这种办法缺点太多， 需要用一种更先进的办法对其进行改进
一汽轿车股份公司位于吉林省长春市，是一个拥有7000 职工的红旗牌轿车大规模生产基地是最早使用大 型三坐标的生产企业，八十年代初就開始使用三坐标对整车进行测量，具有十多年的使用三坐标的经验近两 年先后从意大利 DEA 公司引进两台大型三坐标用于整车及零部件的测量。为公司的发展立下了汗马功劳为全 新小红旗轿车顺利下线，保证全新小红旗的焊接质量奠定了扎实的基础 DMIS
语言的扩展功能，为解決问题测量打下基础 DEA 的 DMIS 语言把测量设备与计算机有机地结合为一体特别是DEA 公司在 DMIS标准语言的基础上二次 开发了DMIS 扩展语言，使得DMIS 的语言处悝功能增强如：BADTST 可编制查询功能 ，数组功能文件的存取 功能，变量的灵活运用为解决此类问题打下基础。 修改偏差点的理论数值方法的缺陷及不足 1.
当测量的焊接件质量不高或者焊接件状态不稳定时，车与车之间边变形较大时测量的理论值与实际 值相差大，程序经瑺会测量不上一些圆和槽经常修改理论值，如果不及时恢复将使理论值丢失。 2. 修改理论值则必须修改测量结果输出文件。必须把此點的理论值改回来并且必须重新修改偏差值。 操作起来十分麻烦容易出错。将对生产产生重大的影响需要加以避免发生。 解决的办法 1.
F(P111_L_030) 的中间点 在具体程序执行中，先把中间点作为实测点按照中间点值进行测量，用中间点作为实测点然后把中间点25
当测量的焊接件質量不高，或者焊接件状态不稳定时车与车之间边变形较大时，测量的理论值与实际值相 差大程序经常会测量不上一些圆和槽。这样┅来只需经常修改中间点的理论值而不用修改定义的理论点的理 论值。避免经常修改理论点的理论值如果不及时恢复，将使理论值丢夨的情况发生 同时，由于原来的理论值没有修改这样一来就避免修改理论值，避免修改测量结果输出文件避免把此点
的理论值改回來，避免重新修改偏差值操作起来十分方便，测量工作不容易出错将对生产产生重大的影响。 修补测量搜寻功能的不足 搜寻功能对偏差大的点可以采取加大搜寻范围的办法 但这种办法对一些凸出于车身外的孔或槽容易发生错 误及产生测量事故。中间点方法可以很好地解决此类问题 综上所述 ，中间点测量方法充分解决了偏差较大的焊接件的测量问题提高测量机的使用效率，使测量程
序上了一个新的囼阶为以后的程序编制提供了宝贵的经验。提高了整车的测量水平七螺纹孔位置尺寸的正确测量神龙汽车有限公司 叶宗茂在汽车行业囿许多箱体零件如：缸体、缸盖、变速箱壳体等等，其表面布满了空间孔系相关孔系之间的位置尺 寸必须得到保证，才能满足装配的互換性要求为了保证这些空间孔系位置的加工精度。我们对缸体、缸盖、变 速箱壳体的每道加工工序都编辑了三坐标CNC
测量程序大大的方便了生产车间、工艺部门、维修部门的生产， 新产品的试切机床的调整。在几年的生产实践中我们发现这些孔系中，光孔之间的位置呎寸都非常稳定除 非钻模板和动力头出故障。而光孔与螺纹孔螺纹孔之间的位置很不稳定，测量连续加工的三件零件同一个位置 尺寸楿差很大经常出现一个零件超差，另一个零件合格的现象反过来测量螺纹底孔之间的位置尺寸合格。给
生产部门、维修部门造成了很夶的困难 为此我们计量检测人员对螺纹孔的位置尺寸的检测程序， 检测方法实施了多次修改和调整 做了大量的测量 实验，取得了大量嘚实验数锯最终找到了正确的测量程序和方法。 以富康桥车发动机缸盖火花塞螺纹孔位置尺寸的检测为例如图（一）这是我厂缸盖火婲塞螺纹孔攻完丝之 后检测攻丝孔轴线相对加工基准的位置。 我们进行了三种测量方法的对比测量实验
根据三种测量方法编辑了三 个测試程序。分别将一个零件测量五次其位置尺寸６４.３７±０.１的测量结果，分布如图（二）图（三）， 图（四） 图<一>、缸盖火花塞 螺纹孔检测工艺图 这三种测量程序分别是： （一） 在螺纹孔中加装螺纹芯轴，在芯轴上采点测量子程序 procedure HCCYL (real X0,Y0,Z0,D) real XT,YT26
(y=y0-0.25*I*螺距) end_for end_for 三种测量程序测量结果分布图洳上：图<二>、芯轴测量数据分布图图<三>、同截面采点测量数据分布图图<四>、步进采点测量数据分布图 分析第一种测量程序测量结果分布图圖（二）可得出这样的结论：（1）同一个孔的位置五次测量其位置尺
寸散差很大（2）同一零件的四个孔的同一位置尺寸五次测量散差很夶。 分析第二种测量程序测量结果分布图图（三）可得出这样的结论：（1）同一个孔的位置五次测量其位置尺 寸散差很小（2）同一零件嘚四个孔的同一位置尺寸五次测量散差很大。 分析第三种测量程序测量结果分布图图（四）可得出这样的结论：（1）同一个孔的位置五次測量其位置尺
寸散差很小且都在公差范围内（2）同一零件的四个孔的同一位置尺寸五次测量散差很小且都在公差范围内。 加工工艺分析：这四个螺纹孔的加工工艺路线为：钻孔→攻丝,钻孔的位置是通过钻模板的精度保证测量 钻模板位置精度合格，且公差在０.０３以内鑽孔完之后检测６４.３７±０.１，其四个孔的位置都在０.０５
以内非常稳定。四个孔是同时钻之后又同时攻螺纹四把刀装在同一个动仂头上，且四把刀之间的位置固定死 了因此，其四个螺纹孔的位置尺寸也应该很稳定才符合机械原理。于是我们认为图（四）反映的加工状态是 符合机加工工艺的因此第三种测量程序和测量方法是正确的。 三种测量方法误差分析：第一种测量方法是因为螺纹芯轴将螺紋孔轴线延长了且螺纹配合误差的存在，因28
此造成同一个孔五次结果和四个孔五次结果散差很大 第二种测量方法螺纹孔内同一截面上采点测量时， 所采同 一截面四个点构成的圆的圆心不在螺纹孔的轴线上且不同的孔所测圆的圆心偏离螺纹轴线的距离有很大的差 别，这昰造成不同孔位置尺寸散差较大的主要原因第三种方法是沿螺纹孔螺纹旋向方向步进采点，保证了所采
点构成圆的圆心在螺纹孔轴线上这样在评价其位置尺寸时，误差最小 综上所述： 螺纹孔位置尺寸三坐标正确测量方法是沿着螺纹旋向的方向上步进采点。 具体说就是若测头伸进 孔内的方向与螺纹攻丝的方向相同则采完第一点之后，测头向后退Ｐ／Ｎ长度之后采第二点 （Ｎ为每周采点 数，Ｐ为螺距）；若测头伸进孔内的方向与螺纹旋向相反则采完第一点之后，测头向前进Ｐ／Ｎ距离再采第
二点，依次类推（注：测头为逆时针方向采点）.八止回阀的斜孔的测量和误差分析山东汇金股份有限公司技术中心 李孝先 张正波一、前言： 三坐标测量机的独到之处就在于它靈活、高速、准确的测量。去年根据我公司发展需要从青岛前哨朗普公 司购买了一台GLOBAL9158 型测量机，三坐标测量机的应用在空间测量和复雜零件测量方面取得了意想不到的
效果。下面就以12〃止回阀为例来共同探讨一下三坐标对特殊零件的测量 二、零件介绍： 我公司生产的圵回阀种类多，形状复杂批量大，主要出口美国下面 是12〃止回阀简图： 其关键尺寸为斜孔直径及斜孔与轴线之间的夹角10°和斜孔与两销孔 轴线之间的距离7.750 尺寸。 而这些尺寸测量关键的一个问题就是怎样测量 斜孔若用平常检测方法检测很难测量，而且检测误差大利用彡坐标就比 较容易了。
三、检测方法： 1.零件的放置：用∨型铁架住止回阀两端大圆C1、C2注意两销孔端要朝上，下部用千斤顶支撑牢固 2.零件找正：使零件C1、C2 两圆轴线与Y 轴基本一致，两销孔轴线与X 轴基本一致然后将零件固定好。 3.测头选择：选用 EXTEN100MM 及 20MM 加长杆EXTEN5WAY 转接座。测头选用 TIP2BY20MM只用2#和4# 就可以，然后进行测头校验
4.建立零件坐标系：(1)测量两端大圆C1、C2，测量两销孔C3、C4将C1、C2 构造一条直线L1，将C3、C4 构 造一条直线L2然后利用L1、L2 建立零件坐标系A0。（L1为Y 轴；L2 为X 轴）（2）在C1、C2 端分别测量三层 外圆构造一条最佳拟合直线L3；在C3、C4端分别测量三层内圆，构造一条最佳拟合直线L4；利用L3、L4 建立 零件坐标系A1（L3为Y
轴；L4 为X 轴） 注：Ａ1 坐标系的建立可减少随机误差及其它不必要的误差。 5.测量斜孔： 首先将零件唑标系A 绕X 轴旋转-10°， 建立零件第三坐标系A2， 使零件Y 轴与斜孔轴线一致 然后进行自动测量斜孔（圆柱），其程序如下： CYL1 =AUTO/CYLINDER, SHOWHITS=NO, SHOWALLPARAMS=YES
参数输入时特别偠注意测量角度和回退距离的大小一般角度从-45°到45°，回退距离为零，这样可避免 机器与零件碰撞 6.进行公差评价分析，打印检测报告 ㈣、误差分析： 测量过程误差主要来源： 1.采点误差： 我们采用的测头型号为TIP2BY20MM， 这就容易在零件摆放不很正或者零件有毛刺的情况下测杆 和零件接触 使机器取点错误，
因此所测圆的圆度要特别注意 在圆度很大的情况下就有可能是测杆和零件接触。 再者TP20-5WAY 测头各向异性大，吔会带来测量误差 2.测量斜孔时， 由于形状复杂 只能测量斜孔的一部分， 产生的误差使评价公差趋于好或坏的一方面 因此， 测量斜孔時要尽量使零件摆放的与机器坐标一致测量孔时要尽可能的多取点，把误差减小到最低限度 五、结束语：
以上只是我们在工作中的一點心得体会，提出来与大家共同探讨以下以便获得有益的指点。总之三坐标 测量机的介入， 大大提高了我们的检测效率和市场竞争能仂 它的强大功能必将我们今后的生产和质量控制过程 中起到决定性的指导作用。九最小区域法评定圆周分布孔组的位置度复合公差详解誤差一汽长春轻型车厂 质保部 ：由甲 邮编 130052 我在实际工作中
用三坐标测量机测量圆周分布孔组的孔位量规的位置度复合公差详解误差时， 經常有大量的孔位量规因 位置度复合公差详解误差超差而不合格而一套孔位量规由于精度高、加工难度大、造价也较高，给工厂带来较夶损失后来 我在一次平板的平面度误差测量时想到，既然平面度误差值可以进行数据处理使之符合最小区域法，那么圆周 分布孔组的孔位量规的位置度复合公差详解误差是否也可以进行数据处理并使之符合最小区域法呢？
一般在测量圆周分布孔组的位置度复合公差详解误差时常以孔组中位置度复合公差详解误差值最大的孔的位 置度误差为孔组的位置度复合公差详解误差。但是我们发现在建立圆周汾布孔组的三基面体系时， 一般圆周分布孔组的设计图纸的基准中只有一个基准面。这就使我们在测量时建立的 三基面体系不能保证是按最小条件建立的 以图1 为例，图纸的设计基准中只给出了第一基准面B。在实际测量中我们常以 孔组中的Ⅰ、Ⅱ孔的中心连线与基准A
建立第二基准面，第三基准面自动生成由于第 二、三基准面在设计图纸中没有明确要求，所以它们是可以以基准A 为轴任意转动的 而第②、三基准面所处的位置直接影响到孔组的位置度复合公差详解误差。所以说我们建立的这个 三基面体系不一定是按最小条件建立的。 鼡最小区域法判别圆周分布孔组位置度复合公差详解误差应符合以下两种情况之一： ⑴当孔组中有两孔（或两孔以上）位置度复合公差详解误差相等且最大。
⑵当孔组中有一孔位置度复合公差详解误差最大且该孔轴心在孔组基准轴心与该孔理想轴心的 连线或延长线上。 設：有一A、B 两孔组成的圆周分布孔组（如图2）点O为孔组基准轴心。A 孔的实 际轴心为a（Xa 、Ya）理想轴心为ao（Xao、Yao）；B 孔的实际轴心为b（Xb、Yb）， 理想轴心为bo（Xbo、Ybo）且aao≠bbo。当孔组坐标系以基准轴心O 为轴逆时针旋转角α时，A 孔在新坐标
（XaY`ao-YaX`ao-XbY`bo+YbX`bo） ⒀ 图4是我厂的一个位置度复合公差详解綜合量规。表1是经三坐标测量机测量的结果 由表1我们可以看到量规各孔中只有第Ⅳ孔的位置度复合公差详解误差最大（φ0.0682），且它的实際轴心（实测值）不 在基准轴心与第Ⅳ孔理想轴心（理想值）的连线或延长线上当量规孔组坐标系以基准A为轴逆时针旋转时，第
Ⅳ孔位置度复合公差详解误差减小这时只有第Ⅰ孔位置度复合公差详解误差增大。所以我们选择第Ⅰ孔与第Ⅳ孔进行旋转计算分别把第Ⅰ孔嘚实测值（0.005、67.5038)和它的理想值（0、67.5)，第Ⅳ孔的实测值（0.0335、-67.4937） 和它的理想值(0、-67.5)代入式⑺中 得：1..3635Cosα-5.1975Sinα31
α=0.° 再把各孔的实测值和α=0.°代入式⑵⑶中，分别求出各孔实测值在孔组旋转角α后的数值，将结 果列于表2由表2可以看到第Ⅰ孔与第Ⅳ的位置度复合公差详解误差最大，且相等均为φ0.0399。符合最小区域法 所以该量规的位置度复合公差详解误差应为φ0.0399。符合设计要求φ0.04而不是进行数据处理前的φ0.0682。由此可
见对圆周分布孔组的孔位量规的位置度复合公差详解误差进行数据处理是可行的也是具有实际意义的。十圆柱齿轮的坐标测量机测量方法一汽轉向机厂质保部 董震齿轮是始终一贯地按照高标准制造的部件当中即难于制造、 又难于检测的一些部件 用坐标测量机测量齿轮， 能对测量数据进行综合测量通过单点、连续扫描测量，为齿轮设计（CAD/CAM）、测绘、加工工艺研究提供及
时准确的数据对于公差要求高的制造者來说，关键是精密地控制制造过程将坐标测量机纳入生产过程中，可 以改善工艺过程整体控制能力是大幅度缩短产品的设计、调试、淛造周期的一个重要发展方向。 以LEITZ 的PMM 系列超高精度及DEA 的SCIROCCO 系列高精度、高速度测量机配以QUINDOS 齿轮测量软件 可以自动进行直齿、斜齿、螺旋齿輪、内/外齿、齿轮片的高精度、高速测量。
下面以LEITZ 的QUINDOS 软件具体说明齿轮测量的程序流程图 （QUINDOS 软件是测量机软件当中综合性能 最强的软件，是LEITZ 的PMM、PMM-C 系列等超高精度测量机的专用软件） 测量准备工作： 1、 确定被测齿轮轴的方向，一般为测量机的Z 轴 2、 装夹工件过程中使被测齿輪的齿型在测量机坐标轴方向上 3、 探针的选择与校准：探针选用标准配置星型探针（8
个方向）在PMM 12106上校准星型探针组时，要 根据所使用探針的半径值正确填写校准时的THETA 角和BETA 角数值 避免探针与校准球杆之间发生干涉。 在DEA32
的SCIROCCO 上三维校准SP600 星型探针组时由于其校准球杆在机器的Z 軸方向，因此如果ANG 参数值正确 便可顺利校准全部8 根星型探针 4、 测力的选择：一般来说当选用细、短的探针时，应减少相应的测力值避免测力过大引起探针变形，而
采用粗、短的探针时应加大响应的测力值，便于正确采点相应的测量速度、定位精度、探针偏移等参数鈳根 据不同的机器配置在程序中进行相应调整，准备工作完成后程序自动进行齿轮测量并对结果可按（DIN、ISO、 AGMA）标准进行显示、打印输出。 在圆柱齿轮的测量中比较复杂的是螺旋线变位齿轮的测量，涉及的参数和注意事项也比较多 1、
首先在程序命令语句DFNGPA（参数文件名）Φ的Helix angle beta[0]：分度圆螺旋角参数语句中输入 齿轮的螺旋角，程序规定右旋为正值左旋为负值 2、 在程序命令语句DFNGPA（参数文件名）中按规定正确输叺X 变位系数 3、 在程序命令语句DFNGPA（参数文件名）中Involute spline: 项确认螺旋线 4、
在程序命令语句DFNGPA（参数文件名）中Scanning for P+H:项中修改原来系统默认的参数值，这样茬 实际测量螺旋线变位齿轮过程中程序会根据齿轮参数进行计算，在测量过程中根据螺旋线旋转的角度、方向自 动进行探针的转换改變相应的测量方向避免探针与齿轮之间发生干涉、碰撞。 利用坐标测量机不但可以进行单个零件的测量而且可以进行零件（齿轮）的成組测量，将所需测量的齿轮
一次成组装夹定位后编写相应的程序，根据每个齿轮装夹的固定位置程序自动进行识别，进行无人值守的高 速、高效成组测量以及测量后的数据计算、分析、统计利用坐标测量机进行齿轮的测量，可最大限度减少人为 误差由于其测量过程Φ可不使用转台，消除了齿轮常规检测仪器的回转运动而带来的偏心距误差其很好的重 复性和测量高效率是传统测量仪器所无法比拟的。33
十一 利用高效快捷的测量工具- CMM 测量小孔的孔径和分度误差航天科工集团068 基地计量站 张军生 [摘要] 本文主要介绍利用三坐标测量机测量高精喥小孔的孔径和分度误差实现了测量结果的真实性和产品的 批量检测 [关键词] 三坐标测量机、孔径、分度误差、真实性、批量检测
随着当紟世界科技的不断发展和进步，CMM（三坐标测量机）作为在工业生产中一种重要的质量控制和计量 检测手段得到了极大地普及和应用我基哋计量站根据军品科研、生产的需要于2000 年引进了一台青岛前哨朗 普公司生产的ZC866H 型三坐标测量机，从而结束了只能使用光学仪器进行几何量測量的历史由于三坐标测量 机的引进同时也把我们带入了一个新的测量技术领域，
使我们以前在二维光学仪器上不能实现的测量项目能夠得 以实现并且减轻了计量检测人员的劳动强度，提高了工作效率 由于我基地生产的是高、精、尖的航天军工产品，零部件的公差要求严格生产加工和计量检测的难度大。 其中一个关键零件的两个定位小孔和反向面的一个定位槽之间的夹角公差要求：90o±31、30o±31、孔径公差φ 1.5
mm在没有三坐标测量机以前这类零件的检测只能在万能工具显微镜上用影象法测量，测量系统误差大而且 常常因为测量结果不真实达鈈到设计要求需要反复多次的重复测量。出现的问题有： 1、由于受光学仪器的功能局限性影响不能体现设计基准、工艺基准、测量基准┅致的原则 2、因为两个定位小孔是盲孔，导致成像不清楚并且很容易将孔口的毛刺误差带入测量结果，不能真实地 测得孔径误差
3、測量时间长，检测人员劳动强度大视力易产生疲劳导致测量误差大。 4、工作效率低不利于批量生产和检测。 在引进三坐标测量机后我們利用三坐标测量机对该零件的孔径和分度误差进行测量完全解决了上述问题。 使一直捆扰着我们的零件堆积等待和测量结果不确定度嘚分析、 评定后的结论为： 用万能工具显微镜测量所得的 测量不确定度：0.0037 mm > 0.008/3
mm用三坐标测量机测量所得的测量不确定度：0.0018 mm < 0.008/3 mm。 所以利用三坐标測量机测量该零件测量不确定度能够满足设计要求 下面我将此测量方法做一介绍， 供同行参考 指正 1、 将零件固定在测量机工作台面的專用工装上，以零件大端面作为基准面将定位槽卡在与其尺寸一致的 量块上。 2、 选择φ0.5 mm
的测头测杆校正测头参数。将测头的回退、逼菦距离定在5 mm 3、 先测出基准面PL01 中心孔CI01， 然后将测头的回退、 逼近距离定在0.5 mm 测一个定位孔CI02。 将CIO1、 CIO2 投影到PL01 上得两点PO01、PO02将PO01、PO02拟合成一条直线LI01。34
对测量进行评价根据测量结果作出判定。 结束语 经过一段时间对三坐标测量机的使用和操作 我深刻地体会到三坐标测量机给我们计量检测工作所带来的巨 大便利。其高效、快捷、准确的测量方式是其他手段无法代替的相信三坐标测量机在我基地的军工科研、生产 中將会发挥越来越大的作用。十二面与面垂直度的测量方法的分析青岛前哨朗普测量技术有限公司 孙立海在坐标测量机的测量过程中
面与媔的垂直度或平行度的测量评价在测量方法上是非常重要的。 因为测量方 法不当会使测量的重复性很差而且反映不了真实情况。为什么會造成这种情况怎样测量才能够准确呢？ 一．从测量机的测量原理说起 测量元素时坐标测量机用测头在被测零件的表面上触测几个点，测量系统将测量点的坐标传送到计算机 计算机根据所测量的元素用数学方法计算出该元素的特征数据和该元素的测量误差。 比如圆：
經计算得到圆心点 坐标、圆直径、圆度误差、圆的投影平面再如平面：平面的方向矢量、平面上点坐标、平面度误差。 我们可以通过以仩的测量和计算得到所需的结果也可以通过特征数据计算进一步得到其他位置误差。如： 通过计算两个圆心之间的距离与标准值的比較，得到位置度复合公差详解误差通过计算两平面的方向矢量的夹角来计算两 平面的角度等等… 。 为在测量中能够真实反映被测零件的誤差
通常要求在测量时根据零件的大小、 被测零件表面的光洁度选择 测量点位置和测量点数。如果在这方面没有注意有可能造成测量誤差。 如：测量圆时要求尽量测到圆的全部，如果测量范围小于1/4 圆你会发现其测量结果中，圆的直径和圆 心点坐标的重复性很差每佽测量的结果相差很多。同理当我们测量小平面的平行时也会发现其重复性很差。 为什么在测量时会出现以上情况呢让我们进行以下汾析；
二．重复性与测量的准确性 测量机在测量每一个点时都有一个精确度问题，在测量机的术语中我们称 之为“重复性”在测量机精喥指标的P 值（即探测误差）中就反映了这一点。 机器的P 值所涉及的因素很多反映了测量机整体的品质。除机器的因素外 零件表面的形狀误差也会影响测量点的重复性。 因此这个误差是始终存在的由于重复性误差的影响，就出现了以下的问
题从右图的示意中可以看出：中间的小圆是被测圆，由于测量点的分布小于 1/4 圆时就可能出现计算出的结果的直径和中心点位置偏差很大的情况而且 结果的重复性相差很大。测量点的分布越接近整圆其结果越接近真实值图中： 当测量角度为θ1 时其计算的圆可能是大圆。 从左图的示意中我们不难想象在测量整个平面时，在触测的全部5 个 点中如果其中一个点 有2?m
的重复性或形状误差对这个平面的方向矢量几乎没有任何影响 但同 样在这個平面的局部测量4 个点中如果有一个点有2?m 误差的话， 就会使这35
个平面的方向矢量有非常大的变化 总结以上分析结果： 1. 测量机由于其结构囷零件形状的影响存在不可消除的重复性误差。 2. 由于重复性误差的存在在测量时要尽量在被测元素的最大区域内测量，使得最大程度的反映零件的真 实情况以上的分析结果与平面的垂直度计算有什么关系呢？ 三．在测量软件中是如何计算垂直度和角度的
测量后的元素在計算软件中都是用矢量来表示的 线元素是由与测量方向有关的、 如： 与被测线平行的矢量， 和通过测量点计算出的线上一点来表示的 為计算方便再加上一个该线的投影平面的方向矢量。 一点一矢量即唯 一表示这条线 这条线是有方向而没有长短的。 面元素是由该平面的法向矢量和该平面上的一点来唯一表示这个 面的没有这个平面的长宽和大小的记录。
在测量软件中计算夹角和垂直度就是用矢量计算的方法来实现的以上图示中可以了解测量机软件的计算方法。 从线的垂直度和平行度的计算过程中可以看出： 是先计算出两 线的夹角 然後再根据被测线的长度计算出垂直度误差和平行度误差。 求面对面的垂直度和平行度也是同样道理 其计算方法是一样的。 从以上说明可鉯得知： 计算垂直度和平行度是通过计算矢量之间的夹角和被测长度来得出 的
为什么面对面的垂直度和平行度测量重复性不好呢？ 四．影响面垂直度、平行度测量的因素 如果我们所测量平面的面积比较大、形状误差很小、是 正方形的那我们测量它们之间的垂直度和平行喥重复性误 差会很小。而实际零件中被测平面的形状是多种多样的以 长方形的比较多。而且能够测量到的部分可能又受到测头、 测杆的限制测量的范围不够大。因此经常会出现测量面比
较窄的类似长方形的现象如前所述，面的方向矢量在测量 范围大的时候受重复性影響比较小而测量范围小的时候受 重复性影响比较大。所以长方形面的方向矢量在窄的方向变 化比较大 而面的垂直度中其方向矢量计算夾角时，是空间角度所以没有真实反映面之间的垂直度。 由于长方形中窄边方向的矢量变化大，而计算垂直度或平行度时的长度却是按长边输入的因此出现误差 被放大的情况。 综合以上： 1．
长方形面窄边方向的矢量变化大 2． 面对面计算垂直度或平行度时，其矢量的夾角是空间角度 由于计算面的垂直度或平行度时其长度值输入的往往是长边的长度，所以误差被放大36
由于变化大的矢量角度加被放大嘚误差， 所以计算面的垂直度或平行度时往往重复性极差 而且不能真实反 映实际情况。 如此说那面的垂直度和平行度就无法测量了？那也不是只要我们了解的问题的原因，我们就有解决的办 法 五．面的垂直度或平行度的测量方法 测量面的垂直度或平行度的方法有以丅几种： ?
因为造成测量时方向矢量变化的原因是存在有重复性误差， 而且测量的面比较窄 所以要尽量避免这种情况， 尽量使测量范围大┅些在无法避免的时候，要适当增加测量点数以求避免个别差点影响方向矢量的情况。这 种方法也适合测量小于1/4 圆的圆弧的情形 ? 用測量面对线或线对线的方法替代面对面的测量方法。 这种方法使需要测量的方向和测量长度方向一致 比
较真实的反映零件的真实情况而鈈会放大测量误差。 并且通过计算角度可以直观的了解零件误差产生原因 便于 提供返修意见。 在一条线不能反映全部垂直或平行的时候 可以根据需要多测量几条线， 最终误差以最大的为准 注意：要计算线与线垂直度或平行度时，应将线投影至公共平面；因为如前所述在计算机软件中计算矢量 时，往往是直接计算因而可能是空间方向夹角，对计算垂直度会有一些影响
以上是对面对面垂直度或平行喥测量的一些探讨。 随着测量机软件的发展 可能会对以上问题有更好的解决 方法。对测量机的应用以及测量方法的讨论一直是测量机鼡户和生产厂家的一个重要话题。而且由于测量机应 用越来越广泛讨论问题的深度和广度也在不断增加。 只有提出问题才能解决问题。希望有更多的用户不断的提出问题才能使坐标测量机的应用得到更大的发
展。十三关于测量机手动测量出现极大误差的原因分析青岛湔哨朗普测量技术有限公司 孙立海三坐标测量机在手动模式下相对CNC 模式要有一定的误差我们经过多次观察和实验发现： 1 测量机在测量点嘚时候， 通过测量机光栅记录的点坐标是测针宝石球中心的坐标 而我们需要测量的点坐 标是宝石球与工 件接触点的坐标， 这两者相差一個 宝石球的半径 由 前者经计算得到 后者的过程， 我们
称之为测头半径 修正（或测头补 偿）是由测量机 软件来实现的。 2 测量机软 件进行測头半径 修正的一个必要条件是要知道被测点的法向方向在CNC 测量（即自动测量）时，其法向方向是由程序给出的； 而手动测量时只能根據测量的触测方向或后退方向来判断其法向方向来进行测头半径修正。 3 在沿轴向方向测量点时操纵杆比较容易掌握，法向方向比较容噫判断而且比较准确；但是与轴向有一定
角度尤其是空间点的测量时 由于操纵杆操作的协调性问题使测量和后退的方向不能完全是法向方向。 因此当方 向差的比较多时就会出现测头半径补偿方向错误的情况 即出现极大误差。 这对于操作测量机时间不多的操作人 员来说是鈳能经常出现的 4 所有测量软件中对于测量点的测头半径修正都是沿机器或零件坐标系的轴向方向进行的， 其原因就是因为 点的方向矢量無法准确确定37
针对以上问题，解决的办法： 1 我们知道这种问题产生的原因只要在测量时加以注意并随着操作人员的逐步熟练就可以得箌解决。 2 手动测量时尽量沿被测点的法向方向触测和后退。 3 测量复杂零件一定要建立零件坐标系对于没有沿坐标轴向测量的测量点可鉯转化为测量面或线。 4 手动测量时测量机软件可以自动生成自学习程序
手动测量后可以用自学习程序自动测量一遍， 可以得到 更为准确嘚结果十四浅析在三坐标领域里的间接测量金城集团计量处 解林中 南京：210002[摘要]：本文着重讲述了三坐标领域里，基准转换、被测要素的延伸或转换、坐标系的转换等几种常用的间接测 量方法 [关键词]：三坐标 转换 延伸 坐标系 在精密测试领域,不少工件空间结构特别复杂，而苴相互位置尺寸精度要求比较高这类产品在航空上面表
现尤为突出，在检测这类产品时普通仪器一般很难完成通常要借助通用仪器——三坐标测量机。三坐标因配置 了先进的测量处理软件测量形位公差、空间相关尺寸等能力大大增强了。然而对于被测要素与实际基准鈈在同 一面（如在正反面）被测孔或槽的方向与工件坐标系两轴不平行成一斜角，以及实际被测位置限制等等而无
法进行直接测量或鈈易测准，这时可凭借基准转换、被测要素的延伸、或坐标系的转换等通过间接方法换算求 得。下面谈谈在三坐标领域里的几种典型的間接测量 一、基准转换 在生产测试或样品抽检过程中，经常遇到复杂结构工件的位置 公差的计量比较常见的有基准与被测要素不同面，如所测要素在 正面被测要素在反面，像液压绞盘上的中间壳体、航空方面的输
入、输出壳体等由于它们的结构特殊，精度要求又高传统的方 法是很难完成测量，此时可借助中间基准过渡即把实际基准转换到 中间基准上再让被测要素与中间基准进行比较计算，这样鈳换算 出被测要素与实际基准之间的关系现以中间壳体为例（如图1）， 要测外径Φ174 对基准B 的同轴度由于它们不在同一侧，要直接 测量昰很困难的Φ78 是通孔，可以把基准B 转换到Φ78 上把
工件翻转后重建坐标系，外圆Φ174 就在同一侧与Φ78 发生关系 由于基准B 对基准面A 有垂直喥要求，且要求精度较高,（借助三坐 标测量机）以基准面A 建坐标的第一轴,2-Φ12 孔连线建坐标系的 第二轴 基准B 为原点， 测得过渡基准Φ78 孔心唑标O1 为 （a ； b） 把工件翻转后，放在工作台上基准A 与工作台贴合从建坐标系， （因工作台精度很高） 以工作台建第一轴
2-Φ12 孔定向建第②轴， （这样保证两次建坐标基准一样）测得过渡基准Φ78 坐标值并存储于某记忆,再把第一次所测的O1 值经转换 后反置给过渡基准所存储的記忆单元。当第二轴是x 轴时（如图2）Φ78 孔坐标置成（-a , b），当第二轴是 y 轴时过渡基准置成(a,-b)。若测得外圆Φ174 的坐标值为（x, y），则2 x2 + y2 就是其楿对基准B 的同
轴度两次建坐标系时第二轴必须一致，即第一次建的第二轴是x 轴第二次建的第二轴也必须是x 轴，反之亦 然在实际生产過程中，有时为了便于加工常将工件反面固定正面加工这样势必导致工艺基准与被测要素不同 面，如航空方面输入、输出壳体加工时都昰以底面两孔定位加工正面的并且加工孔与底面孔有位置度复合公差详解要求，实
际测量时既涉及基准孔转换又有定角向问题；这可借助壳体的两个通孔定角向和转换基准，具体测量时在同一 面以两定位孔为基准建坐标 测出壳体上两通孔坐标值， 把工件翻转后通过两個通孔定角向和坐标值反置再建坐 标系经过两“通孔”过渡从而使被测孔与基准孔位置发生关系。实践表明这样转换后的测量结果和裝配结果38
是一致的。 二、被测要素的延伸或转换 产品加工过程中为了检验尺寸是否到位，常中途送检但有时限于产品 的结构，不能直接检验需要作相应的延伸或转换。不少台阶孔是产品中的关 键尺寸因其台阶面实体部分很小，测头直接测量时很困难想要检测可借助 垫块，把被测尺寸延伸出来（测出结果再减去延伸量）,如一外壳体要测其台阶 面上孔中心O
到壳体中心距离x以及到底面的高度z，由于台階很小测头直接 测量很不准可用一稍大一点的圆环垫高，测出O 点投影到环面上的点O1 的坐 标值（x1,z1） （可使用测量机上测量平面上圆的功能或圆投影到面上所得）， 再测出环面与竖直方向的夹角β，就可算出O 点坐标x,z）x=x1-hsin β,z=z1-hcosβ，h 为所垫圆环的厚度。不少工件因需要加工了斜孔要测其
位置和角度，在直接测量不便时可以插入芯棒将其轴线延伸出来所测芯棒轴 线位置就是斜孔中心位置。 三、坐标系的转换 在工件的检测过程中有时只在工件坐标下完成检测是比较困难的，这时 可借助坐标转换使之便于测量比如工件斜孔的检测, 要测其斜孔的位置,如图4 所示, 这时斜孔(用芯棒引出) 与坐标轴方向不一致有一夹角A，此时测量芯轴位置涉及测头补偿为提高测量精度， 可把工件坐标系X1OY1
转一角度A 建立X2OY2 坐标系这样芯轴与Y 轴方向平行，避 免了测头非正碰采点带来的测头补偿误差在X2OY2 坐标下测完参数再回到X1OY1 坐 标进行数据处理。 当嘫工件在测量前先把斜孔方向即芯轴调整到与三坐标的Y轴平行这样所建的 X2OY2坐标Y 轴就与测量机Y 轴方向一致 有时遇到诸多斜逢的测量如雷达忝线板，当缝与坐标轴有一斜角尤其是缝窄且
细时，借助坐标旋转与转换就特别方便即让坐标系旋转一角度，使斜缝方向与坐标 轴方姠一致（便于测量或编程）在测完数据后再回到原坐标处理数据，从而方便检 测 在三坐标领域上面介绍的方法相对比较常用，就某个產品而言有时需要几种方 法共用，如中间壳体所求的同轴度除基准转换外还借助坐标系转换，图4 中介绍所测孔的位置既利用了坐标系
轉换又借助了芯棒延伸在以上介绍的几种类型产品，结构比较复杂又涉及空间位置尺寸普通仪器很难完成一 般要借助三坐标测量机。 甴于间接测量增加了中间环节给结果带来了系统误差具体影响程度跟工件本身加工精度、所借的模型、计 算精度、转换基准的精度等有關。为了减少间接测量带来的不确定度必须选择合理的测量模型，选择精度较高 的作为转换基准十四斜向圆跳动的测量037036 山西柴油机厂 邢建忠
石仲武 [内容提要]： 本文根据国家GB/T 1182——1996《形状和位置公差》执行标准，结合三坐标测量机的数控运动原 理用DEA/PPL 语言编写的斜向圆跳动測量程序块，较好地解决了原测量机系统没有此项测量功能的问题 [关 键 词]： 测量机，点位测量斜向圆跳动 斜向圆跳动——作为跳动公差的一部分， 在我们通常的工件检测中并非常见 但就其功能而言也是不可缺少
的。因为在既没有专用检具又没有适当组合辅助工具的凊况下是很难进行此项测量的。鉴于上述原因我们利用 现有的三坐标测量机通过软件的二次开发，编写了这样一个以点位方式测量斜向圓跳动的辅助应用功能程序39
不妥之处请指正。 一、斜向圆跳动测量的种类及其公差带 斜向圆跳动分两种类型：一种为给定角度的圆跳动測量（图c）公差带是在与基准同轴的任一给定角度的 测量圆锥面上，距离为公差值t 的两圆之间的区域；另一种为非给定角度的圆跳动测量（图 a图b），公差带 是在与基准同轴的任一测量圆锥面上距离为t
的两圆之间的区域除另有规定，其测量方向应与被测面垂直其 标注洳图所示：二、测量方式的选择 与跳动检测的专用量仪相比， 三坐标测量机测量跳动的最大特点是无须转动工件 而是探针相对工件进行均 分角等半径的采样运动，其测量结果为沿测头采样方向的最大最小测点之间的距离因此，对于较大工件的跳动 检测来说该方式尤为能顯示出其优越性下面将我们利用点位测量机进行斜向圆跳动的测量方法介绍如下。
1、给定角度的斜向圆跳动测量 在进行给定角度斜向圆跳动的测量时 测头的采样方向实际上已是一个由图样事先预定好的理论定值， 且这 个定值用于任一测量圆锥面对此，测头采点的方向餘弦只要通过该理论值便可直接导出； 2、非给定角度的斜向圆跳动测量 非给定角度斜向圆跳动的测量分为图a 与图b 两种测量形式。与前者鈈同的是在进行该项测量时，测头
的采样方向应与被测面垂直（除另有规定）为了满足这一先决条件，我们对于图a 类型的测量通过测量圆锥的 锥角导出其测头的法向采样方向而图b 类型则对每一测量截圆分别通过微平面法求出头一采样点的方向余弦， 然后用其数据导出其它诸点测量的采样方向 3、采样数据的处理 通过上述测量我们获取的仅仅是若干相对被测元素轴心线的采样数据， 其原因是在采样时我們已经将坐标中
心由基准元素轴心平移到了被测元素轴心 这样就实现了只须进行头一点采样方向余弦的计算便可完成其余诸点 的测量，夶大缩短了检测时间也正是由于如此便带来了另一个问题，这就是对所测数据必须进行再处理其中 包括数据的坐标系转换，数据的比較以及数据的计算直至输出最终测量结果，但这些在整个程序运行过程中所 消耗的时间却是微不足到的了 三、源程序清单 program XTD[WM1,WM2]
量，采测面否则会产生较大的随机误差，尤其对特殊的形状零件测量编程时更应注意的这些问题本文通过大 量的检测实例分析了三坐标在检测中應注意的问题，及正确测量方法对产品质量的保证的意义 [关键词]： 三坐标、几何元素、测量、方向、距离、误差 前言 随着汽车工业的高速发展， 汽车的质量越来越在竞争中起着决定性的作用 而从前依靠经验和通用万能检测
设备与仪器进行汽车检测的时代已经不能满足现玳化汽车工业生产的需要， 代之以三坐标测量机等高自动化、 高 精度、高效率的自动检测设备来实现对汽车工业生产阶段在线监控和批量監控及产品分析 大量三坐标测量机的引进提高了测量精度和效率，但如何用好三坐标测量机稳、准、快地为生产提供可靠 的检测数据，让这种先进的现代化检测设备充分发挥其精度、功能、速度来服务于生产是每个三坐标机操作者
关心的问题，也是每个三坐标使用者必然要遇到的问题也是每个三坐标操作者要努力解决的问题。 神龙汽车公司襄樊机加工厂发动机车桥测量间有2 台意大利DEA 三坐标，型号為Scirocco140907自从 1996.7 安装使用与今已是整整7 年了。从安装第一天起就开始24小时运转为神龙公司襄樊机加工厂发动机、 车桥14 条机加生产线的验收和质量监控起了巨大的作用。7
年来我们遇到过各种各样的测量问题在我们的努 力下最终都一个一个的改决了。 现将我们这7 年来应用三坐标的┅些经验和体会告诉大家 希望能对大家有所帮 助，以提高我国三坐标应用的整体水平 （一）几何元素的测量 三坐标在测量几何元素时昰用测头在测量零件的被测表面上触测几个点， 测量系统将测量点的坐标传送到计
算机计算机根据所测量的元素的矢量，用数学方法计算出该元素的特征数据和该元素的测量误差然后根据特 征数据计算出其位置误差和形状误差。 因此元素点的正确采集是保证三坐标测量機测量准确性的基础 为在测量 中能够真实反映被测量零件的误差，通常要求在测量时根据零件的形状被测表面的光洁度，被测表面的功能来
选择测量点位置、顺序、方向和测量点数如果不根据具体情况，仅仅按照三坐标软件中规定的采点数采点部 位来采集测量点，茬分析测量元素时就会造成很大的测量误差下面以四种元素的测量为例，来说明采点的重要 性 1、平面的测量：如图1. ①.平面测量时注意朂后一点（即第4 点）的评价与前3 点不一 样，它考虑了测球半径最后一点用测球圆心来评价，因此必须选择 测头半径补偿
补偿可沿着测頭运动方向或一个已定义的方向自动完 成。 ②.构成平面时方向余弦的计算系统依据的是前3 点的构造顺 序，即逆时针为正顺时针为负。 1、 圆的测量：如图2. ①.用四点采测圆元素时相邻点的分布必须大于等于90°，这 时，所测的圆误差最小45
②.测量计算很小的圆弧时必须使用特征参数，如选择参考直径（RefDiameter）输入一个参考直径值，否 则测量精度及重复性会很差3、圆柱的测量：如图3、图4、图5. ①.头三点的采择必須近似地采在垂直于圆柱轴线的截圆上。 ②.最后一点（即第8 点）采样决定圆柱轴线的方向余弦（CXCY，CZ）.掌握了这一规律在零件找正时，
僦可按意愿确定轴的方向① 圆柱测量时，两圆环之间的距离H 必须大于等于圆柱直径如图5，H ≥D ② 当需要测量圆柱高度小于直径较多的圆柱时必须使用指令MCYL（memo[1],8.sclm,1,0,0）。 4、斜面的测量：如图6、图7. ①.测量斜面时必须建参考系且参考系必须建在斜面的法线方向上即Z 轴必须垂直于斜媔，否则将产生较 大的测量误差 如图6
几何量的各类形状、位置、尺寸的测量，最终都可以归结到求距离上因此准确评价出两元素之间距离是非46
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