第23 卷第2 期2013 年4 月　　　　　　　　　　　粉末冶金工业POWDER　 METALLURGY 　 INDU STRY　 　　　　　　　　V o l.23 No.2Ap r. 2013收稿日 期:2012-05-08作者简介: 董　华(1978-) , 女(汉) , 上海人, 技师, 主要研究方向为程序编程。三坐标测量机测量三维曲面轮廓度测量方法的探讨董　华, 张　烨(上海粉末冶金汽车材料工程技术研究中心, 上海200072)摘　要: 三维曲 面 轮廓度测量中 个别 的测绘难点 , 如: 如何精准地采集曲 面 矢量点、如何排除壁障点。 通过设置最合理的 弦长参数, 使三维曲 面 轮廓度扫描的数字化合并, 从而实 现了 合理地设置测点, 并扩大三坐标的测量范围 。关键词:PC-DM IS; 曲 面 扫描; 数模; 矢量点中 图分类号:TF 12　　　　文献标识码:A文章编号:1006-6543(2013)02-0044-05APPROACH　 TO　 MEASUREMENT　 OF　 THREE-D IMENS IONAL　 SURFACEPROF ILE　 BY　 COORD INATE　 MEASUR ING　 MACH INEDONG　 Hu a,ZHANG　 Y e(Sh an gh a i　 Powd e r　 M e t a l lu r gy　 Au tom o t iv e　 M a t e r i a l s　 En g in e e r in g　 T e chn o logy　 R e se a r ch　 C en t e rSh an gh a i　 Au tomo t iv e　 Powd e r　 M e t a l lu r gy　 Co.,L td. Sh an gh a i 　 200072,Ch in a)Ab s t r a c t: D i f f i cu l t ie s 　 ex i s t 　 in 　 th e　 m e a su r em en t　 o f 　 th r e e-d im en s ion a l 　 su r f a c e　 p ro f i l e,fo r 　 ex-amp l e,th e 　 a c cu r a t e 　 a cqu i s i t ion 　 o f 　 su r f a c e　 v e c to r　 po in t s　 and 　 th e 　 e l im in a t ion 　 o f　 ba r r i e r　 po in t s.In 　 th e 　 inv e s t ig a t ion,th e 　 s c ann ing　 o f 　 th r e e-d im en s ion a l 　 su r f a c e　 p ro f i l e　 w a s　 d ig i t a l ly 　 comb in edby 　 se t t ing 　 th e　 op t imum 　 cho rd- l en g th　 p a r am e t e r. Th e r e fo r e,a 　 r e a son ab le 　 se t　 o f　 m e a su r em en tpo in t s　 w a s　 a ch i ev ed,and 　 th e　 m e a su r em en t 　 r ang e　 o f 　 th e　 Coo rd in a te　 M e a su r ing　 M a ch in e　 w a sa l so 　 ex p and ed.K ey　 w o r d s:PC-DM IS;su r f a c e 　 s c ann ing;d ig i ta l- an a log;v e c to r　 po in t s　　随着汽车工业的 高速发展, 应用 于汽车零部件测量的技术要求也持续提高。 对汽车零部件品质特征的要求也随之提高, 如 尺寸精准, 形状各异, 快速检测等等。 怎样克服测量技术难点, 利 用 好现有设备的功能, 并叠加开发出 新的 功能和解决新的 测量问题, 是零部件测 量技术上所面临的 一个新挑战。本文就此难点采用三坐标测量仪对粉末冶金汽车零件的三维轮廓度、齿轮周节累积误差、球体夹角和内径缸体进行测量研究。 选择较为合理的 弦长参数,使测量误差减到最小, 并使三维曲 面轮廓度扫描的数字化合并, 从而实现了 合理地设置测点、 拐点、 起始点和结束点。 通过这些方法, 提高测量效率、精度和安全性, 而且扩大三坐标的测量范围[1]。1　实验方法与程序1. 1　数模图形的建立在产品 制造过程中, 需要配备一些操作简单测量快捷的现场控制用 测量夹具, 如 何保证夹具的 可靠性, 对夹具的每个装配件都提出了更高的要求[2]。该夹具配件如图(1) 所示, 对其三维曲面轮廓度进行测量中存在伞形曲 面的 曲 面矢 量点 精 确 采集的 问 题。 对此零件的测量, 没有前辈的操作经历, 也没有相关的测量经验可以借鉴。图1 　现场控制 用 测量夹具配件如何选择最为合适的测量方法, 笔者通过网 上论坛, 与各位同行进行交流, 查阅了一些相关的专业资料和杂志, 发现首先必须要绘出 与产品 图 纸要求一致的数模图形, 然后才能编制测量程序, 从而实现测量产品、输出测量数据的目 的。首先在零件上建立与数模完全相同 的坐标系,点击CAD=PART, 使数模和零件实际摆放位置重合, 从而来建立图纸所要求的坐标系。查看所建坐标是否和测量数模坐标一致, 查看报告窗口, 利用最佳拟合旋转补偿, 建立坐标系使其坐标与数模接近一致。图2　第一次拟合数值偏差较大, 需旋转补偿　　X-0. 972777　 Y-0. 003075　 Z-0. 004330图3　第二次拟合数值偏差较大, 需旋转补偿　　X-0. 119878 　Y-0. 001479　 Z-0. 007234图4　第三次拟合数值偏差较小, 旋转补偿X-0. 002263 　Y-0. 005536　 Z-0. 003383经过三次拟合偏差在已缩小到μ级, 所以基本确定测量坐标与数模坐标拟 合至同 一位置。 如 图(2)(3)(4)所示。1. 2　编制测量程序[3]选择合适的扫描对话框→旋转扫描, 设置扫描的相应参数, 如: 图(5) 所示。图5　扫描参数设置·54·第2 期　　　　　　　　　　　　　　　　　　董　华等: 三坐标测量机测量三维曲 面轮廓度测量方法的探讨 半径尺寸, 矢量方向I 　 J　 K, 最大增量, 最小增量, 最大角度, 最小角度。 注: 其数值大小, 要参考回退逼近距离, 以免产生碰撞停止测量, 要排除其避障点, 使程序能顺利运行。在完成了 编程后, 必须检验已编制的程序是否合理, 可以查看图形窗口方式来验证, 如图(6) 所示。图6　已编制 程序的验证2　结果分析讨论2. 1　曲 面轮廓度分析根据图纸要求对图形进行曲面轮廓度测量并加以分析, 在插入报告分析窗口中, 显示扫描点的最大偏差。 进行分析是测量后期的 数据整理过程, 也是一种数字化合并, 以此得出 正确的 测量数据[3]。 图(7) 为三维曲面轮廓度的测量数据。图7　测量分析的图 形在经过了数据整理后, 得到了 正确的测量数据报告[4], 并能够在测量报告中清晰的看到最大最小偏差点, 而这个报告只 需打开文本格式即 可实 现。图(8) 为三维曲面轮廓度的测量报告。图8　三维曲 面轮廓度的测量报告2. 2　 扩大三坐标的测量范围2. 2. 1　周节累积误差测量·64·粉末冶金工业　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第23 卷 利用阵列功能配合坐标系旋转从而测量标准齿轮的周节累积误差、相邻累积误差[5]。利用语句 赋值 Vm ax = m ax(ARRAY (V 1,V 2,V 3,V 4,V 5,V 6…Vn) )利用语句 赋值 Vm ax = m ax(ARRAY (V 1,V 2,V 3,V 4,V 5,V 6…Vn) )赋值/Vm in = m in (ARRAY (V 1,V 2,V 3,V 4,V 5,V 6…Vn) )。图(9) 为测量齿轮周 节累 积误差的方法。 求出这组数 据 中 的 最 大于 最小 值, 再 用 语 句 V= ABS(Vm ax)+ABX(Vm in), 求出二者的绝对值之和, 在把这个值赋给一个点的Z 坐标, 其结果为此该坐标点上的齿轮周节累积误差。图9　测量齿轮周 节累积误差2. 2. 2　球体夹角测量图纸给出 要求测量顶部两圆球中心连线与零件中心开口槽之间的夹角 。 由于手动测量圆球误差很大, 我们利用PC-DM IS 导入数模, 建立与开口 槽方向一致的坐标系, 通关数模自 动选取圆 球采集理论参数, 自 动测量圆球。 保证测量结果的稳定性, 减少了测量误差, 得到精确结果。 如图10。图10　球体夹角 测量2. 2. 3　内 径缸体测量缸体类零件孔多复杂程度高, 由 于零件的要求高, 所以对测量的要求也很高, 以往我们常常会利用侧头的旋转去测量不同 位置的圆 柱体, 但是旋转侧头会带来一些测量上的 误差, 于是我们利 用 星型测针测量复杂内径缸体等等, 减少了测量的误差, 同时也减少了测量的 时间, 提高过程控制的效率。 如 图11。图11 　内 径缸体测量3　结　论通过本文所列的三维检具的测量, 可以应用 三坐标的曲面扫描、 参数设置, 拟合建立精准坐标系,输出数据与图形报告, 从而能直观地表达出 测量结果。 PC-D IMS 系统在曲 面扫描测量中数模与实测尺寸对比功能非常强大, 充分运用 这些功能能够快速分析大量集合元素的尺寸数据, 有效地解决了 实际测量中速度慢、 精度低、 重复性差的 疑难问题, 促进了测量技术的提高。(1)三维曲面扫描技术复核现代设计技术的 要求, 它精度高, 可靠性强, 应用灵活性广泛, 并具备显著的使用效能。(2)根据生产技术的需求, 利用扩展的模块进行检测系统的优化, 即扫描、 测量, 确保生产设计的 需求。(3)开拓粉末冶金异形件多种测量的技术方法,提高了三坐标的使用性能, 稳定了模具结构, 确保了产品一次压制成形几何尺寸, 减少了后加工的处理参考文献[1]　全国法制计量技术委员会. JJF 1033-2008[S]. 北京:中国计量出 版社,2008. 166-182.[2]　徐孝恩, 朴大植 .《 工厂精密测量指南》[M]. 北京: 中国计量出 版社,1985.224- 253.·74·第2 期　　　　　　　　　　　　　　　　　　董　华等: 三坐标测量机测量三维曲 面轮廓度测量方法的探讨 · 行业动态·瑞典SKF 公司 扩大在中 国的生产能力中图分类号:TF 12 　　文献标识码:D瑞典SKF 公司是一个世界著名的从事轴承、密封、机电一体化、润滑系统的生产和服务的企业,SKF 公司正在中国上海市嘉定区建设一个新的厂区, 以保证SKF 公司的业务在中国和亚洲获得进一步的发展。 这次SKF 公司用于购买土地、建设工厂和搬迁的费用 总计约为7 亿瑞典克朗,SKF 公司新建的工厂将为汽车制造行业生产零部件, 并将进一步加强SKF 公司为中国和世界各地在中国 的客户 服务的水平。 SKF 公司使用这项投资开展的工作包括: 新建一个轿车车轮轴承生产工厂, 这个新建的工厂将主要为汽车市场生产轮毂轴承单元, 以及搬迁和扩大SKF 公司设在中国 的全球技术中心。 SKF 公司的这个全球技术中心开展的工作包括: 产品开发、工程服务、全球冶金和化学实验室、生产工艺开发、测试和生产调查。 新建厂区的面积为45　 000 平方米, 那里毗邻SKF 公司的 一些重要客户 , 以及一些理工科院校和工程研究院所, 到2015 年SKF 公司的新厂区将雇用约900 人, 其中的400 人将为SKF 公司设在中国 的全球技术中心工作。 按计划2012 年第三季度开工建设新厂区,2013 年第四 季度完工。 SKF 公司的总裁兼首席执行官 Tom 　 John s ton e说: “中国和亚洲地区的业务对SKF 公司很重要, 我们对SKF 公司在中国和亚洲地区业务的长期发展充满了信心, 新建厂区将进一步加强SKF 公司在这一地区的生产、开发和测试能力, 将使我们可以为当 地客户 提供更快更好的服务。”SKF 公司还宣布将庆祝在中国开展业务活动100 周 年,1912 年SKF 公司开始在中国开展销售业务, 现在SKF 公司在中国拥有18 个工厂, 雇用 员 工的总数超过了7　 000 人。 信息摘译自 《 国 际粉末冶 金单位目 录》网 站h t tp://www.ipmd.n e t/n ew s/New s/001883.h tm l　 2012-9-11/2012-10-29(孙世杰)2012 年我国汽车零部件进出 口 出 现分化中图分类号:TF 12 　　文献标识码:D