零件的测量与三维建模毕业设计论文.doc

零件的测量与三维建模学 院机电工程学院专 业机械设计制造及其制动化班 级学 号姓 名指导教师负责教师毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导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标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 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 大学可以将本学位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。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日沈阳航空航天大学毕业设计（论文）教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘 要 在产品的开发过程中,测量技术也日益凸显出重要作用。在科学技术高度发展的今天，现代精密测量技术对一个国家的发展起着十分重要的作用。本文从一个复杂的零件入手，通过三坐标测量机的检测，并且进行对它的评价，然后根据测得的数据对它进行逆向造型。关键词：逆向工程；三坐标测量技术；形位公差；目 录1 毕业设计题目12 课题背景分析23 题目分析与测量方案制定54 方案实施64.1 测量64.2 绘制三维图235 零件的测量结果与分析246总结.26参考文献27致 谢28291 毕业设计题目零件的测量与三维建模：通过三坐标测量机对该零件的检测，然后根据测得的数据进行逆向造型。图 1.1全景图 图1.2 局部观察图2 课题背景分析逆向工程是近年来发展起来的消化、吸收和提高先进技术的一系列分析方法以及应用技术的组合，其主要目的是为了改善技术水平，提高生产率，增强经济竞争力。世界各国在经济技术发展中，应用逆向工程消化吸收先进技术经验，给人们有益的启示。据统计，各国百分之七十以上的技术源于国外，逆向工程作为掌握技术的一种手段，可使产品研制周期缩短百分之四十以上，极大提高了生产率。因此研究逆向工程技术，对我国国民经济的发展和科学技术水平的提高，具有重大的意义。逆向工程的应用领域大致可分为以下几种情况：（1）在产品仿制中的应用 有时，拟合制作的产品没有原始的设计图档，而是由委托单位交付样品或实物模型，请制作单位复制。传统的复制方法是用立体雕刻机或三轴仿形铣床以1:1的比例制作模具，再生产产品。这种方法属于模拟型复制，其缺点是无法建立工件尺寸图档，因而也无法用现有的CAD软件对其进行修改，故已渐为新型的数字化逆向工程系统所取代。在这种情况下，在对零件原形进行三维反求的基础上形成零件的设计图纸或CAD模型，并以此为依据生成数控加工的NC代码，加工复制出一个相同的零件。（2）在新产品设计中的应用 随着工业技术的发展以及经济的发展，消费者对产品的要求越来越高。为赢得市场竞争，不仅要求产品的功能先进，而且要求外形美观。而在造型中针对产品外形的美学设计，已不是传统训练下的机械工程师所能胜任的。一些具有美工背景的设计师们可利用CAD技术构想创新的美观外形，再以手工方式塑造出模型，如木模、石膏模、粘土模、胶模、工程塑胶模、玻璃纤维模等，然后再以三维测量的方式建立曲面模型。在美学设计特别重要的领域，例如汽车外型设计广泛采用真实比例的木制或泥塑模型来评估设计的美学效果，而不采用在计算机屏幕上缩小比例的物体投视图的方法，此时需用逆向工程的设计方法。（3）在旧产品改进中的应用 在对旧产品改进时，有时并没有零件的CAD模型，因此需要利用逆向工程技术建立产品的几何模型，然后再利用传统的CAD软件对原设计进行改进。当要设计需要通过实验测试才能定型的工件模型时，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空领域，为了满足产品对空气动力学等要求，首先要求在初始设计模型的基础上经过各种性能测试(如风洞实验等)建立符合要求的产品模型，这类零件一般具有复杂的自由曲面外型，最终的实验模型将成为设计这类零件及反求其模具的依据。（4） 在RPM(RapidPrototypingManufacturing，快速原型制造)中的应用 快速原型制造(又称RP技术)是80年代后期兴起的一种基于材料累加法的高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一次重大突破。RPM综合了机械、CAD,数控、激光以及材料科学等各种技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，用以对产品设计进行快速评估、修改及功能试验，大大缩短了产品的研制周期。而以RP系统为基础的快速工装模具制造(QuickTooling/Molding)和快速精铸技术(QuickCasting)等则可实现零件的快速制造(QuickManufacturing)。 为应用该项技术，首先应该有产品的三维几何模型。尽管己经出现了许多成功的三维CAD软件，但运用这些软件建立一个复杂的零件模型，仍相当费时。有时工程界提供的是实物，需要由实物制造模具或作设计上的改进，因此在RPM中经常利用逆向工程技术来建立产品的几何模型。 此外，在计算机图形和动画、工艺美术和医疗康复工程等领域，也经常需要根据实物快速建立物体的三维几何模型。另一个重要的应用如修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等，此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借助逆向工程技术抽取零件原形的设计思想，指导新的设计.这是由实物逆向推理出设计思想的一种渐近过程。因此，逆向工程技术在这些领域中也具有重要的应用价值。3 题目分析与测量方案制定在零件加工的过程中,为了掌握加工零件的尺寸大小、精度,都要对各种尺寸参数进行测量,获得测量结果,并以之作为分析判断和决策的依据。传统的测量方法多是接触型的测量方法,不仅效率低而且容易损伤被测物。要完成这个题目需要进行两步走：第一步是测量，把该实体上的关键尺寸测量出来，配合部分进行形位公差的评定；第二步，对事物进行逆向造型，点云的建立与处理。零件太复杂，点云的收集过程不仅繁琐而且消耗大量的时间。鉴于此，综合考虑我的零件，以及现有的条件，我只需测量零件的配合部分的尺寸及形位公差，并且用CATIA绘制出来，这样不仅得到标准的零件原图，而且节省大量时间，最重要的是不影响测量精度，反而绘制出来的原理图比点云处理出来的图更加完善。显然这种方法对于铸造件的逆向造型更为先进。如何利用PC-DMIS软件的数模实现矢量测量，完成该零件的检测。使用三坐标测量机可以对零件进行测量。PC-DMIS能利用数模实现矢量测量，对于该零件来说，非常方便。首先是零件的固定问题。可以用等高块，等高块上有螺纹孔，用螺丝将等高块固定在测量机台面上，再将零件放在等高块上，用502胶水胶牢。这样的固定方法比较牢固，又不损伤台面，且简单方便。接下来便是调数模，建基准。基准首先要按照数模（或图纸）建立，但由于加工基准与测量基准往往不统一，这就需要对开始建立的基准进行修正。修正量通过测量几个特征点（如孔位、轴向面上的点）获取。只有基准修正到位，才能开始全面测量。 对零件整体的分析：第一，该零件有一个比较大的斜面，所以首先应该测量该面的倾斜度。第二，然后在测量与该面垂直的圆柱，评价它的圆柱度。第三，测量该圆柱的外表面，评价圆柱度。第四，测量低面作为评价基面。第五，测量该斜面上的两个对称面，评价它的对称度。第六，对其它平面进行测量评价。4方案实施4.1 测量 （1）测量程序基础 第一步：开机，打开一个新的测量程序并命名。 第二步：完成测量必须的准备工作。 第三步：定义要测量零件的元素。（2）测量机回零无论测量机什么时候返回原点(在Calypso启动时回原点或从Calypso上选择回原点命令),都需要再次确定参考球的位置。 （3）安装及校准探针当创建一个测量程序时，必须确保已经安装和校准了正确的探针组。校准探针，必须指定要校的探针，然后运行校准程序。如果探针按钮是绿色的，表明已经校准了探针组。校准探针必须遵守以下准则：1）定义和校准探针组及探针必须在一个测量程序内进行，一旦已经定义了一个探针组，就要校准它的探针，已校准的探针可以在其它测量程序中调用。2）每次运行程序时使用的探针组，必须与编制测量程序时使用的探针组相同。Calypso储存这些探针组，如果在运行时使用了不同的探针组Calypso将会发现这种不恰当的配合。 （4)设置基本/初始坐标系工件坐标系是为测量程序定义的参考坐标系，基本坐标系是一个特殊的工件坐标系。PART NAME : liujianfeiREV NUMBER : SER NUMBER : STATS COUNT : 1 STARTUP =ALIGNMENT/START,RECALL:USE_PART_SETUP,LIST=YES ALIGNMENT/END MODE/MANUAL FORMAT/TEXT,OPTIONS, ,HEADINGS,SYMBOLS, ;NOM,TOL,MEAS,DEV,OUTTOL, , LOADPROBE/SAUPLUS20BY4 TIP/T1A0B0, SHANKIJK=0, 0, 1, ANGLE=0PLN1 =FEAT/PLANE,CARTESIAN,TRIANGLE THEO/, ACTL/, MEAS/PLANE,3 HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/LIN1 =FEAT/LINE,CARTESIAN,UNBOUNDED THEO/, ACTL/, MEAS/LINE,2,ZPLUS HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/PNT1 =FEAT/POINT,CARTESIAN THEO/, ACTL/, MEAS/POINT,1,WORKPLANE HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/A1 =ALIGNMENT/START,RECALL:STARTUP,LIST=YES ALIGNMENT/LEVEL,ZPLUS,PLN1 ALIGNMENT/ROTATE,XPLUS,TO,LIN1,ABOUT,ZPLUS ALIGNMENT/TRANS,XAXIS,PLN1 ALIGNMENT/TRANS,YAXIS,PLN1 ALIGNMENT/TRANS,ZAXIS,PLN1 ALIGNMENT/END（5)定义安全平面 安全平面的名字首先是由安全立方体的缩写SE组成，后面是保护方向。(6）测量零件的各种特征程序如下：底面 =FEAT/PLANE,CARTESIAN,TRIANGLE THEO/, ACTL/, MEAS/PLANE,4 HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/ TIP/T1A75B180, SHANKIJK=-0.0345, -0.9573, 0.2871, ANGLE=173.676斜面 =FEAT/PLANE,CARTESIAN,TRIANGLE THEO/, ACTL/, MEAS/PLANE,4 HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/内圆柱 =FEAT/CYLINDER,CARTESIAN,IN,LEAST_SQR THEO/,35.8814,19.5132 ACTL/,35.8814,19.5132 MEAS/CYLINDER,8 HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES MOVE/CIRCULAR HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/ TIP/T1A0B0, SHANKIJK=-0.0131, 0.0299, 0.9995, ANGLE=-1.8264对称左面 =FEAT/PLANE,CARTESIAN,TRIANGLE THEO/, ACTL/, MEAS/PLANE,4 HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/对称右面 =FEAT/PLANE,CARTESIAN,TRIANGLE THEO/, ACTL/, MEAS/PLANE,4 HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/底面左侧面 =FEAT/PLANE,CARTESIAN,TRIANGLE THEO/, ACTL/, MEAS/PLANE,4 HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/底面右侧面 =FEAT/PLANE,CARTESIAN,TRIANGLE THEO/, ACTL/, MEAS/PLANE,4 HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/构造面 =FEAT/PLANE,CARTESIAN,TRIANGLE,NO THEO/, ACTL/, CONSTR/PLANE,MID,底面右侧面,底面左侧面PNT2 =FEAT/POINT,CARTESIAN THEO/, ACTL/, MEAS/POINT,1,WORKPLANE HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/PNT3 =FEAT/POINT,CARTESIAN THEO/, ACTL/, MEAS/POINT,1,WORKPLANE HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/PNT4 =FEAT/POINT,CARTESIAN THEO/, ACTL/, MEAS/POINT,1,WORKPLANE HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/PNT5 =FEAT/POINT,CARTESIAN THEO/, ACTL/, MEAS/POINT,1,WORKPLANE HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/PNT6 =FEAT/POINT,CARTESIAN THEO/, ACTL/, MEAS/POINT,1,WORKPLANE HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/PNT7 =FEAT/POINT,CARTESIAN THEO/, ACTL/, MEAS/POINT,1,WORKPLANE HIT/BASIC,NORMAL,USE THEO=YES ENDMEAS/PNT8 =FEAT/POINT,CARTESIAN TH