三坐标测量机检测某轴承油气封严圈孔位置度

刘刚 宋明强 王佳男 佟振 李昕

摘要：本文为采用三坐标测量机检测小孔位置度提供了基本的检测和评价方法。

关键词：测量机；位置度；测量软件

0引言

第四号轴承油气封严圈是我公司研制成功的环形零件，该零件特点是：材料硬度高；整体沿圆周锥形斜面上有80多个直径为φ0.71的斜孔；该零件为薄壁类零件。针对该零件存在小孔的特点我们采用三坐标测量机对其位置度进行测量

1 测量机与测量软件、测量条件简介

测量机分为固定桥式坐标测量机、活动桥式坐标测量机、龙门式坐标测量机等。本次测量采用的测量机为意大利原装的龙门式坐标测量机，它结构刚性好、重复定位精度高、精度较高、结构稳定。

1.1测量软件简介

测量软件相当于“人”的大脑，它的好与坏决定着测量机功能的强与否、操作方便与否。测量软件包括：PC-DMIS、EZ-DIMS等。本次测量时应用的测量软件是PC-DMIS测量软件，它是Brown &Sharpe; 公司开发的一种先进的测量与分析软件，可以在任何数控（DCC）的三坐标测量机上使用。它的主要特点是：

⑴智能测量，自动识别测量特征，减少人机交互操作。PC-DMIS软件的一个独特功能就是通过测量得到的点识别特征元素的类别（线、圆、圆柱等），从而减少操作者的输入，特征元素测量完成后，PC-DMIS自动告诉你测量的元素是什么，以及相应的基本信息，并在屏幕上画出特征元素的图形。

⑵对轮廓类、薄壁类特殊零件进行测量与分析。PC-DMIS测量软件具有先进的图形功能，用真实的交互式图形把零件编程和测量过程有机地结合起来。

⑶它是一种可编程式测量软件。操作者根据软件提供的指令和测量任务进行联机或脱机编程；添加、删除和重组测量过程十分方便。

⑷可同时打开多个零件程序。当一个零件程序在测量机上执行时，第二个可浏览和脱机修改。

⑸可进行几何量和形位公差测量与评价。

2 位置度的测量和评价

2.1 位置度的测量

（1）测量基本元素：基准面A（图1），基准圆B（图1），角向基准孔C上的圆柱销D（图1）。

（2）建立基础零件坐标系。

通过“插入”→“坐标系”对话框将基准面A的法矢方向确定为Z轴方向，基准圆B与角向基准孔C上的圆柱D的连线（拾取元素时要先拾取基准圆B再拾取角向基准孔C上的圆柱D）为X轴方向（也可确定为Y轴，根据操作者的习惯而定），坐标原点X、Y建立在基准圆B的圆心O上、Z建立在基准平面A上。

单介绍一下Pattern功能。Pattern功能在PC-DMIS编辑窗口工具栏内，它的主要功能是实现当前坐标系下的位置偏移，其对话框简图见图2。它主要包括两部分，一部分是Offset（偏移）， 可以实现Angle角度偏移和X、Y、Z方向的偏移；另一部分是Mirror（镜像），可以实现某些元素关于X、Y、Z轴产生镜像。测量均布孔时主要应用Angle角向偏移。此功能用于测量88个小孔位置度。第一步先在基础坐标系下测量88个孔中的销子中任何一个销子；第二步拷贝此特征元素和测头角度；第三步打开Pattern对话框，在Angle里填入4.09，在Number of times to offset里填入87，然后按OK键退出对话框；第四步使用Paste with pattern功能进行粘贴。这样就会自动生成程序，这个程序稍微做一些修改后可以保存下来留待以后继续使用。这里再解释一下填入的4.09和87分别为什么意思，4.09是指相邻两孔之间的角度，88个均布孔则每两个相邻孔间的角度为4.09°；87是指要偏移的次数，88个孔中其中一个已经测完，剩下（88-1=）87个，因此要偏移87次。

2.2 位置度的评价

PC-DMIS测量软件中对位置度的评价是采用“插入”“形位公差”→“True position”，此时给出的是直径的圆形公差帶。使用True position的前提条件是必须在零件坐标系下进行评价。True position 功能的优点是可以在不同实体条件下评价位置公差，其对话框中有Material Conditions（材料条件）选项，如图2所示。选择的第一个元素是所要评价的元素，其它选择元素是基准元素，每选择一个元素，对应一个实体条件修正原则，根据相应的原则对元素进行修正。

其中MMC-最大实体原则；RFS-独立原则；LMC-最小实体原则。以图2孔ф0.710+0.1的位置度为例进行评价，将测的的圆柱与所在当前坐标系下的平面穿透得到如下评价结果：

DIM LOC1= TRUE POSITION OF POINT PNT2 UNITS=MM

AX NOMINAL MEAS +TOL -TOL BONUS DEV DEVANG OUTTOL

X 158.780 158.783 0.003

Y 0.000 0.000 0.000

TP RFS 0.250 0.000 0.005 0.000 0.000

由图2中可以看出被评价位置度要求被测元素和基准元素都采用最大实体状态，所以孔的最大位置度应该是理论尺寸0.254 mm加上孔自身包容和基准圆B的包容。

测量软件在评价时通过自动运算来判断结果是否超差，如果超差它会将结论显示为红色，不超差会显示为兰色，前提条件是操作者必须将理论值NOMINAL输入正确。

3 结论

本次测量的第四号轴承油气封严圈是典型小孔的零件，其位置度测量和评价相对比较复杂。但是通过发掘PC-DMIS软件自身的特点简化了位置度的测量，在保证准确度的情况下提高了工作效率。