螺纹孔位置度的三坐标测量实践_叶宗茂.pdf

测 量 栏目主持 赵宇龙 年第 期 冷加工 螺纹孔位置度的三坐标测量实践 神龙汽车有限公司襄樊总厂 湖北 叶宗茂神龙汽车有限公司襄樊总厂 湖北 叶宗茂 问题的提出 三坐标测量螺纹孔位置度的准确性一直是我们用户 的疑惑 这里固然有螺纹孔的不规则性原因 但测量方 法的选择也很重要 通常三坐标用户所采用的螺纹孔位 置度的测量方法有以下三种 第一种方法同测量光孔一 样 在螺纹孔同一截面上采 个点测量一个圆 求该圆 心相对评价基准的位置度 第二种方法是在螺纹孔中加 装螺纹心轴 在心轴上的同一截面上采 个点测量一个 圆 求该圆心相对评价基准的位置度 第三种方法是沿 着螺纹孔中螺纹的旋转方向按 螺距步进采 个点测 量一个圆 求该圆心相对评价基准的位置度 三种测量方法误差分析 第一种方法 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 圆心一定不在螺纹孔的轴线上 在评定螺纹孔位置度 时 这个误差就带入到评定结果中 且同一孔不同截 面 不同的孔所测圆的圆心偏离螺纹轴线的距离有很大 差异 这就是造成螺纹孔位置度测不准的主要原因 第 二种方法中螺纹心轴将螺纹孔轴线延长了 且由于螺纹 配合误差的存在 螺纹心轴本身的误差是造成螺纹孔位 置度测不准的原因 第三种方法是沿螺纹孔螺纹旋向方 向步进采点 这虽然保证了所采点构成圆的圆心理论上 在螺纹孔轴线上 评定位置度结果较前两种测量方法误 差较小 但由于采集的 个点不在统一截面上 螺纹孔 又不规则 轴线稍有倾斜就会带来较大的采点误差 并 将带来较大的测量误差 因此 准确测量螺纹孔位置度的关键就是构建螺纹 孔轴线的误差要尽可能小 评定点要尽可能固定 要保 证构建螺纹孔轴线的误差最小 首先要保证采点误差最小 其次要保证评定螺纹孔位置度时评定点要固定 统一 测量方法的探索 下面是我们最新开发的一种测量方法 误差明显小 于沿着螺纹孔中螺纹的旋转方向按 螺距步进采 个 点测量一个圆 求该圆圆心相对评价基准位置度的测量 方法 新的测量方法原理为直接触测螺纹孔内两个相距螺 距整数倍的圆柱 用 个圆柱的质心点构建螺纹孔轴 线 每个圆柱面采 个点 分两层 每层 个点 两层 的间距为 螺距 用这种方法构建的螺纹孔轴线误差 明显较第三种方法小 同时我们计算出这个螺纹孔轴线 与螺纹孔端面的交点 求交点相对评价基准的位置度 这样就保证了评定螺纹孔位置度时评定点的固定 该测 量螺纹孔位置度的方法测量误差小于 同一个 零件的测量重复性好 连续加工的不同零件测量一致性 好 具体测量和构建评定过程如下 如图 测量螺纹孔端面得 面 把 面作为 第一方向并找正 建立零件坐标系 在零件坐标系 下 测量螺纹孔 测量方向始终 沿着 面的法线正方向 在每个螺纹孔中测量 个圆 柱面 一个靠近螺纹孔进口端 一个靠近螺纹孔出口 端 两个圆柱面的间距为螺距的整数倍 每个圆柱面采 个点 分两层 每层 个点 两层的间距为 螺距 如果遇到有些三坐标测量机的测量软件不能直接用 个圆柱的质心点构建轴线时 就采用间距为 螺距 的两层 个点共 个点来构建一个圆 用同样的方法再 测量构建另一个圆 用这两个圆的圆心同样可构建螺纹 孔轴线 这两种构建螺纹孔轴线的精度一致 仅仅是测 量软件处理的方式不一样 每个圆截面 或圆柱面 都用如下方法测量 在一个平行于 面的螺纹孔圆截面上 触测 个间隔 的点 测头向上偏移 的距离 在螺纹孔另 一圆截面上 再触测 个间隔 的点 0 用这 个点构建一个平行于 面的圆 或圆 柱 0 测 量 冷加工 年第 期 图 螺纹孔轴线测量和构建过程示意图 在螺纹孔的另一头 再构建一个圆 或圆 柱 测量过程和构建方法同 的过程一样 用圆 或圆柱 和圆 或圆柱 的 圆心构建一条轴线 即 计算轴线 与端面 面的交点 即 0 在零件坐标系 1 计算螺纹孔位置尺寸或位 置度的基准坐标系 下 计算出交点 的位置坐标 2 3 和位置度 即为所求的螺纹孔位置尺寸和位置 度 测量注意事项 测尖的直径要大于等于螺纹距的 倍 测尖的直径和螺纹孔间的接触 回退距离要足 够 螺纹孔要干净且没有毛刺 检测实例比较 为了验证新的螺纹孔位置度的测量方法是否可靠 我们将这种测量方法应用在我们公司的新产品 气阀 缸盖的火花塞螺纹孔的位置度的检测上 我们做了两种 测量方法的对比测量实验 根据两种测量方法的原理编 辑了两个三坐标测量程序 将同一个零件分别测量五 次 每次测量都重新装夹零件 其 个火花塞螺纹孔的 位置度的测量结果如表 表 其 次测量结果的分布 图如图 图 表 按方法 的测量方法 个零件 个孔 次测量结果统计表 单位 方法 按 螺距步进采 点构建一个圆 求该圆心的 位置度 孔号 孔 孔 孔 孔位置度公差 表 按新的测量方法 个零件 个孔 次测量结果统计表 单位 新的测量方法 采 个圆柱 求 个圆柱质心的连线与螺 纹孔端面的交点的位置度 孔号 孔 孔 孔 孔位置度公差 图 按方法 的测量方法 个零件 个孔 次测量结果分布图 结语 通过图 图 的对比 我们可以发现规律 按新的测量方法测量的同一个孔的位置度 次 测量结果散差明显小于方法 的测量结果 按新的测量方法测量的同一个零件 个孔测量 结果的发散区间明显小于方法 的测量结果 因此 新的螺纹孔位置度的测量方法测量结果可 靠 误差小 这种测量方法还可应用于螺纹孔位置尺寸 测 量 年第 期 冷加工 面轮廓度的特征及应用 昆山麦格纳汽车系统有限公司 江苏 王成璞昆山麦格纳汽车系统有限公司 江苏 王成璞 面轮廓度是形位公差中既有形状公差特征又有位置 公差特征的一个要素 它表示任意一种曲面 包括平 面 有规则曲面及无规则曲面 相对某一基准曲面的公 差 笔者在工作中接触到一些国内外工程技术人员设计 的零件图样 发现国内和日本的零件图样中很少使用面 轮廓度 而多用一些尺寸公差及垂直度 倾斜度等形位 公差 而北美或欧洲一些国家的零件图样中则采用三基 面体系基准 大量标注着面轮廓度 而较少使用垂直 度 倾斜度等位置公差 本文就笔者所了解的情况 从面轮廓度的定义和特 征入手 并结合北美在零件设计中面轮廓度的应用情况 对面轮廓度的特点及应用做一简单介绍 面轮廓度的定义 表示及特征 面轮廓度是指任意一个曲面相对某一基准曲面 其 公差带是包络一系列直径为公差值 的球的两包络面之 间的区域 诸球的球心应位于具有理论正确几何形状的 面上 也就是说 它是表示作为被测要素的任意一个曲 面 后述中若不特别指明 均表示包括平面 有规则及 无规则的曲面 相对于某一个或某几个基准要素 即被 测曲面本身的理论正确几何形面 也可以包括其他便于 作基准的曲面 平面或点 线 的相距为某一恒定球径 公差的区域 图 按新的测量方法 个零件 个孔 次测量结果分布图 螺纹孔轴线的垂直度 平行度 倾斜度等螺纹孔位置公 差的测量 收稿日期 作为形状公差时 被测要素的基准就是其自身的理 论正确几何形面 在图样上只对被测曲面标注面轮廓度 符号及公差值 而不再标示其基准 作为位置公差时 被测要素的基准除了是它自身的理论正确几何形面外 还必须指明被测要素相对于其他作为基准的要素 在图 样上除对被测曲面标注面轮廓度符号及公差值外 还必 须标示其相对的基准 如图 前者表示面轮廓度作为形状公差 其 只对被测曲面标注面轮廓度符号 公差值及被测曲面的 理论正确几何尺寸 后者表示面轮廓度作为位置公差 除了对被测曲面标注面轮廓度符号 公差值及被测曲面 的理论正确几何尺寸外 还需标注此曲面相对作为基准 的底面及其距离的理论正确几何尺寸 图 说得再通俗些 就是图 表示被测曲面只需在 的两个球面范围内即可 而无需 考虑此面相对于底面的距离 而图 则表示被测曲面 不仅需在 01 的两个球面范围内 还 必须保证被测球面的顶部尺寸至底面基准 底面的距离 在 的范围内 根据面轮廓度的定