三坐标测量典型测量零件的设计[UG]【2张图/15900字】【优秀机械毕业设计论文】
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学士学位论文原创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。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： 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。本人授权南昌航空大学 科技学院 可以将本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。 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 毕业设计（论文） 题 目： 三坐标测量（接触法） 典型测量零件的设计 系 别 ： 航空 与机械 工程系 专 业名称 ： 机械设计制造及其自动化 班级学号 ： 078105333 学生姓名 ： 徐维玮 指导教师 ： 罗海泉 二 O 一一 年 五 月 毕业设计（论文）开题报告 题目 三坐标测量（接触法） 典型 测 量零件的设计 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 078105333 学 生 姓 名 徐维玮 指 导 教 师 罗海泉 填 表 日 期 2011 年 3 月 24 日 说 明 开题报告应结合自己课题而作，一半包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及 实验方案、目标、主演特色及工作进度、参考文献等内容。 以下填写内容 各专业 可根据具体情况适当修改。 但每个专业填写内容应保持一致 一、选题的依据及课题的意义 本设计 利用 件 对 三坐标测量技术 典型 测量零件 进行设计，得到零件 主要部分的 序 。 随着如今数控加工越来越普及，对于一些模型的复杂曲面的加工，大都通过软件建模，再进行仿真加工得到 序后，之后只要进行部分修改就可用于实际加工。这样提高了生产效率以及缩短了编程时间，对于实际生产大有帮助。数控加工是现代制造技术的典型代表，在制 造业，如航空航天、汽车摩托车、模具、精密机械和家用电器等各个领域有着日益广泛的应用，已成为这些行业中不可缺少的加工手段。伴随着全球制造业向我国逐步转移的发展趋势，对数控加工的需求必将呈现出高速、持续的增长。 随着 控加工及快速成型等先进制造的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计及制造领域正发生着一场深刻的技术革命，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式所取代。在这场技术革命中，逐步掌握三维件的使用，并用于模具的数字化设计与 制造是其中的关键。因此选此课题进行设计与研究。 二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述） 如今国内外用于三维建模的 件有很多，如 、 E、 等。 本设计所采用的 件 是美国 司（现已经被西门子公司收购）的集 能于一体的软件集成系统 ，可以支持不同的硬件平台 。 而于 1982 年成立的以色 列 司，该软件具有功能齐全、操作简便、学习简单、经济实用的特点，受到小型加工 企业特别是模具企业的欢迎，在我国有广泛的应用。 美国 司研制开发的 统，它从一开始就是在 台下开发的 软件，分成 计模块、 床加工模块、 床加工模块、切割加工模块。也是一种简单易学、经济实用的小型 件。 E 制造工程师是我国北京北航海尔软件有限公司开发的一款件，作为国产 件的代表，充分考虑中国特色，符合国内工程师的操作习惯。高效易学，为数控加工行业 提供了从造型、设计到加工代码生成、加工仿真、代码校验等一体化的解决方案。其他的件还有法国达索公司的 航空领域中大多使用 司的 司的 、 司的等。 模型检测的方法也有很多，现在大部分采用三坐标检测机进行检测 ，本设计也是如此 。 三坐标测量机 (图一 ) 是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称 为三坐标测量仪或 三次元 。 在制造业得到世界范围广泛应用，成为 3D 检测工业标准设 备。 几十年以前，三坐标测量 机 在工业界仅是极少人知道的。自从 60 年代起，由于电子、计算机及传感器等技术的发展，三坐标测量 机 的功能及应用，也改善了许多，使制造工业可以达到高质量、高效率及多功能等测量需求。因此质量管理部门可以对工件的尺寸、几何形状及轮廓等测量达到快速且精确。 19201930 年代间，由于万能测量显微镜及工具显微镜无法做轴方向的测量。 1940 年英国 规制造公司，首先推出以肉眼来读标准尺及显微镜的比较测量方 式的三坐标测长 机 。 1950 至 1960 年间英国 司真正制造出三坐标测量机，但仍沿用肉眼读出方式，因此需用熟练的技术人员来操作方能达成。 1960 年后，英国国家工程实验所 (及国家物理实验所 (共同研究出使用线性光栅式 (及莫瑞条纹 (来编码，这就是今日所用三坐标测量 机 数值读出方式，目 前各轴移动最小读数 可达 后再配合计算机应用。由于计算机软件的设计为交谈式，故在使用上十分方便，因而三坐标测量 机 的使用，已为现代工业测量不可或缺的利器 。 图一 三坐标测量机 量软件发展趋势 ： 对于传统的三坐标测量机检测来说，通常是设计部门提供二维 图纸，检验部门根据图纸对工件进行尺寸及形位公差的检测。随着三维 件的应用，越来越多的技术部门使用三维 模技术进行设计。因此，各坐标机厂家纷纷推出了基于三维 术的测量软件，直接将客户设计好的三维 型导入测量软件进行检测。这样做的优点非常明显，不需要额外的图纸，理论值可以直接捕获，更可以进行测量仿真，测头干涉检查等，所以，受到用户的一致好评。基于 测量成为目前三坐标测量软件的发展热点。 在 计中，一般的规则工件通过基本的特征命令即可完成三维实体设计，比如拉伸、打孔等，对于此 类工件的检测，相对比较简单。随着工业造型的发展，以及加工中心的应用，越来越多的工件被设计成复杂的形状表面，比如覆盖件、内饰件等。曲线曲面的建构技术在 型中属于比较高级的设计范畴，许多高档三维 件都有专门的曲线、曲面处理模 块，使得用户可以设计出 B 级甚至 A 级曲面。曲面类工件的检测，对三坐标测量软件提出了更高的要求。 三、研究内容及实验方案 本设计 利用 件对三坐标测量技术典型测量零件进行设计， 再 得到零件主要部分的 序。 将 实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体 ， 而且 具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。 所以只要 了解了 基本操作，就能根据其 能设计出符合要求的零件，并通过 能分析出零件主要部分的 序。 通过 件 进行三维建模 后 ， 再 通过三坐标 测量 机进行检测 ，它的工作原理是 首先将各被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出其尺寸和形位误差。如图 二 所示，要测量零件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面 I 内，触测内孔壁上三个点（点 1、 2、3），则根据这三点的坐标值就可计算出孔的直径及圆心坐标 果在该截面内触测更多的点（点 1， 2， ， n， n 为测点数），则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差；如果对多个垂直于孔轴线的截面圆（ I， ， m， m 为测量的截面圆数）进行测量，则根据测得点的坐标值可计算出孔的圆柱度误差以及各截面圆的圆心坐标，再根据各圆心坐标值又可计算出孔轴线位置；如果再在孔端面 A 上触测三点，则可计算出孔轴线对端面的位置 度误差。由此可见， 这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。从原理上说，它可以测量任何零件的任何几何元素的任何参数。 图二 坐标测量原理图 利用 三坐标测量机 对零件进行测量有两种方法：接触式测量和非接触式测量（激光扫描测量） 。 接触式测量的测量步骤为 首先运行空气压缩机， 清洁导轨面。温度湿度满足要求；再 对 电器系统加电 、 机器加电 ；然后 运行测量 软件 （或者非接触式测量 激光扫描软件 标定测头及标准球 ， 测量基本元素 ，再 建立 “3 2 1”坐标系 ，最后对 零件参数进行评价。 而 激光扫 描测量的测量步骤则是在这个基础上对零件进行扫描，导出点云图，最后再进行逆向 工程处理。 四、目标、主要特色及工作进度 设计技术要求 （目标） ： 文等符合规范要求 。 本设计的主要特色是通过 设计 三坐标检测 技术典型测量零件 ，熟悉 三坐标检测 技术 ；通过 件培养自身 计能力 ； 最 后 对 所设计零件的典型 曲面 进行 计 并通过后处理生成 序 。 工作进度： 集资料、确定方案 、外文翻译（ 6000 实词以上） 3 月 25 日前 2. 分析确定三坐标（接触法）测量的典型测量零件的方案 4 月 8 日前 3. 三坐标（接触法）测量典型零件的三维实体设计 4 月 29 日前 4. 零件数控精加工程序的编制及仿真 5 月 13 日前 制测量工艺规程 5 月 27 日前 业设计说明书 6 月 24 日前 五、参考文献 1. 式三坐标测量机用户手册 2. 郑贞平、喻得 . 文版三维设计与 工实例精解 . 北京：机械工业出版社， 3. 莫善畅 . 全学习手册 . 北京：电子工业出版社， 4. 赵玉刚 宋现春等 . 数控技术 . 北京：机械工业出版社， 2003 5. 周文成 . 入门与范例应用 . 北京：北京大学出版社， 2001 6. 廖念 钊等主编 . 互换性与技术测量 . 北京：中国计量出版社， 第5 版 7. 1 (2007) 195 197 三坐标测量（接触法） 典型测量零件的设计 学生姓名 ： 徐维玮 班级 ： 0781053 指导老师 ： 罗海泉 摘要 ： 随着 件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在 机械 行业中的普及应用， 机械 设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式所取代。在这场技术革命中，逐步掌握三 维 件的使用，并用于数字化 的 设计与制造是其中的关键。 三坐标测量机 ( 是一种高 效率、高精度、多功能的检测设备。 七十 年代以来在测量机上广泛应用电子计算机后，它的性能和自动化程度都大为提高 ,使用范围也更广泛 。 昔日三坐标测量机 主要面向航空航天等高技术产业，而今日，它在现代制造业的各个领域 中 都 得到了广泛的应用 ，已成为机械制造业中发展最快的现代量仪之一 。 本文 就是采用 维建模软件设计出基于三坐标测量技术 能够 进行测量的实体。 然后把实体导入到 图软件，得到实体零件图。 所设计出来的实体的 曲面图形部分 还要 在微机上 进行 真加工 并通过后处理得到 序 。然后利用 三坐标测量机 对现有 类似零件进行检测。这样不仅能够 较好的掌握 法， 绘图方式， 还能熟悉 三坐标测量机 的操作 环境。 关键词： 三坐标测量 技术 实体设计 指导老师签名： of on 0781053 of as in of a in of on D in of D is to is an a 970s,of on of in a in of It of in is G 3to be on of of by to AM C in MM to So we to G 3s : 3 编号： 毕业设计（论文）资料袋 （ 此表仅 供 各 学院 （系） 装袋参考用） 题目名称 三坐标测量（接触法） 典型测量零件的设计 学生姓名 徐维玮 学号 078105333 专业 机械设计制造及其自动化 学院（系） 航空 与机械 工程系 指导教师姓名 罗海泉 职称 序号 资料名称 袋内有者划 序号 资料名称 袋内有者划 1 任务书 9 指导教师评 分表 （或 存学院） 2 开题报告 10 评阅人评分表 （或 存学院） 3 学士学位论文原 创性声明 11 成绩评定表 （或 存学院） 4 说明书或论文 其 它 5 译文（含原稿） 1 6 附 图 2 张 2 7 电子文档 （或 存学院 ） 3 8 毕业设计进度 登记表 （或 存学院） 4 综合评定成绩 指导教师（签字）： 罗海泉 归档责任人（签字） ： 2011 年 6 月 1 日 目 录 1 绪论 题研究背景 （ 1） 题的依据 （ 2） 要设计内容 （ 2） 2 标准件的测量与建模 量与建模标准件的目的与工具 （ 3） 量数据 （ 3） 准件的建模 （ 4） 3 典型测量零件的设计 型测量零件的设计依据与目的 （ 12） 型测量零件的建模 （ 12） 4 典型测量零件典型部件的 后处理 定要进行 典型测量零件部件 （ 28） 型部件的 （ 28） 控加工程序的输出 （ 37） 5 对现有类似零件进行三坐标测量并 编制测量工艺规程 件检测的主要步骤 （ 40） 典型测量零件进行测量 （ 42） 典型测量零件形位公差进行评价 （ 46） 6 总 结 （ 51） 参考文献 （ 52） 致谢 （ 53） 毕业设计（ 外文 翻译 ） 题 目： 三坐标测量（接触法） 典型测量零件的设计 系 别 ： 航空 与机械 工程系 专 业名称 ： 机械设计制造及其自动化 班级学号 ： 078105333 学生姓名 ： 徐维玮 指导教师 ： 罗海泉 二 O 一一 年 三 月 南昌航空大学科技学院学士学位论文 1 三坐标测量（接触法）典型测量零件的设计 1 绪论 本设计 利用 件对三坐标测量 典型测量零件进行设计， 并对零件 曲面造型部分 进行 得到此部分零件 的 序 ，再对现有类似 零件 进行三坐标 检测 ，得到测量工艺规程。 将 实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体 ， 而且 具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。 所以只要 了解了 基本操作，就能根据其 设计出符合要求的零件，并通过 能分析出零件主要部分的 题研究背景 如今国内外用于三维建模的 件有很多，如 、E、 等。 于 司，是世界上处于领先地位的、最著名的几种大型 件之一，具有强大的造型能力和数控编程能力，功能繁多。模型检测的方法也有很多，现在大部分采用三坐标检测机进行检测。 从60 年代初发明到现在，三坐标测量机（ 制造业得到世界范围广泛应用，成为 3D 检测工业标准设备。三坐标测量技术得到迅速发展，而配套检测软件的发展，更是突飞猛进。最早的三坐标测量机只能显示 标，而目前的各种检测软件几乎可以解决用户的绝大部分问题。软件日益成为影响用户使用好坏的关键所在。 对于传统的三坐标测量机检测来说，通常是设计部门提供二维图纸，检验部门根据图纸对工件进行尺寸及形位公差的检测。随着三维 件的应用，越来越多的技术部门使用三维 模技术进行设计。因此，各坐标机厂家纷纷推出了基于三维 术的测量软件，直接将客户设计好的三维 型导入测量软件进行检测 。这样做的优点非常明显，不需要额外的图纸，理论值可以直接捕获，更可以进行测量仿真，测头干涉检查等，所以，受到用户的一致好评。基于 测量成为目前三坐标测量软件的发展热点。 在 计中，一般的规则工件通过基本的特征命令即可完成三维实体设计，比如拉伸、打孔等，对于此类工件的检测，相对比较简单。随着工业造型的发展，以及加工中心的应用，越来越多的工件被设计成复杂的形状表面，比如覆盖件、内饰件等。曲线曲面的建构技术在 多高档三维 2 软件都有专门的曲线、曲面处理模块，使得 用户可以设计出 B 级甚至 A 级曲面。曲面类工件的检测，对三坐标测量软件提出了更高的要求。 题的依据及意义 随着如今数控加工越来越普及，对于一些模型的复杂曲面的加工，大都通过软件建模，再进行仿真加工得到 序后，之后只要进行部分修改就可用于实际加工。这样提高了生产效率以及缩短了编程时间，对于实际生产大有帮助。数控加工是现代制造技术的典型代表，在制造业，如航空航天、汽车摩托车、模具、精密机械和家用电器等各个领域有着日益广泛的应用，已成为这些行业中不可缺少的加工手段。伴随着全球制造业向我国逐步转移的发展趋 势，对数控加工的需求必将呈现出高速、持续的增长。随着 控加工及快速成型等先进制造的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计及制造领域正发生着一场深刻的技术革命，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式所取代。在这场技术革命中，逐步掌握三维 件的使用，并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。 为了 更好的适应制造业这种发展的趋势， 因此选此课题进行设计与研究。 要设计内容 集 、 查阅有关文献 资料 ， 外文资料翻译 (6000 字符 )，撰写开题报告 ； 析确定三坐标（接触法）测量的典型测量零件的方案； 坐标（接触法）测量典型零件的三维实体设计； 件数控精加工程序的编制及仿真； 现有类似零件进行三坐标测量，编制通用测量工艺规程； 写毕业设计论文中英文摘要 。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 3 2 标准件 的 测量 与 建模 量 及建模 标准件的 目的 与工具 为了对设计有个 初步 的认识 与了解 ，也为了熟悉 计环境，继而能在 此基础上设计出零件 ，所以 需要对标准件进行测量与建模。 所用到的测量 工具有游标卡尺，三角板，量角尺，直尺等。由于 测量的目的是为了更好的设计出测量零件，所以只要测量出标准件大概轮廓，对精度要求不是很高， 所以采用以上测量工具能完成设计的测量工作。 量数据 利用测量工具，测得标准件 轮廓图如 图 2示，其中测得的具体的尺寸数据如图 2示 ： 图 2 2昌航空大学科技学院学士学位论文 4 准件的 建模 （ 1）打开 件， 单击【新建】按钮， 新建文件名为 件， 再选择 菜单命令 【应用】【建模】， 进 入建模界面 。 （ 2）创建长方体。选择菜单命令【插入】【成形特征】【长方体】， 建立一个长度、宽度和高度分别为 230100 24长方体。 如图 2示 。 图 2 3）创建 沉头孔 。选择菜单命令【插入】【成形特征】【 孔 】， 根据测量数据， 建立一个 沉头孔 ， 圆心 定位时 点击 【 垂 直的 】 定位方法， 设置 圆心 距离左边界的距离为 距离下边界的 距离为 50图 2示。 图 2 4） 创建 贯穿于沉头孔的通 孔。选择菜单命令【插入】【 成形特征】【孔】，南昌航空大学科技学院学士学位论文 5 根据测量数据，建立一个 直径为 19通 孔， 同理， 圆心 定 位时 点击 【 垂 直的】 定位方法， 设置 圆心 距离左边界的 距离为 距离上边界的距离 为 12图2示。 图 2 5）创建实体上其余四个通孔。选择菜单命令【插入】【成形特征】【孔】，根据测量数据，同理，对圆心进行定位后，创建出四个 直径为 26 通孔。如图2示。 图 2 6）创建 键槽 。 在创建键槽前先建立基准平面： 选择菜单命令【插入】【成形特征】【 基准平面 】， 点击“基准平 面 对话框 ”图标，进入后选择三点法，然 后 选择实体底面三个底角的点 ， 点击确定以后即于底面建立 基准平面，如图 2示。 图 2后再选择菜单命令【插入】【成形特征】【键槽】，选择键槽类型为【矩南昌航空大学科技学院学士学位论文 6 形的】，弹出放置平面对话框，选择设置好的基准平面，方向为默认方向的反向，再选择宽度方向为水平参考，弹出矩形槽参数对话框，根据测量数据设置参数，如图2示；最后采用【 垂 直的】定位方法进行定位，根据测量数据设定键槽 左 边到左边界距离为 51槽下 切 点到下边界的距离为 23图 2示。 图 6 图 2 2后单击如图【确定】即可创建键槽，再选择菜单命令【编辑】【隐藏】【隐藏】选项，把基准平面隐藏即可，如图 2示。 （ 7）创建螺纹。先在需要创建螺纹的地方创建通孔，根据测量数据，创建孔的直径为 6心距离左边界的距离为 离下边界的距离为 图2示。再在孔的基础上创建螺纹：选择菜单命令【插入】【特征操作】【螺纹】，选择“详细的”选项，再选定这个孔，设置好参数，如图 9 所示； 南昌航空大学科技学院学士学位论文 7 图 2 2 8）创建 锥孔 。先在需要创建 锥孔 的地方创建通孔，根据测量数据，创建孔的直径为 22圆心 距离右边界的 距离为 75距离上边界的距离 为 16在孔的基础上 拔锥 ：选择菜单命令【插入】【特征操作】【 拔锥 】， 在【类型】框中点击“面”，然后选择孔内壁为拔锥面；再点击“从边”，选择孔位于上表面的边；再在【选择步骤】框中选择“图纸方向”，最后设置拔锥角度为 10 度，再点击两次“确定”，即可完成拔锥，如图 2示。 （ 9）创建阵列孔。先在需要创建阵列孔的基准点创建基准通孔， 根据测量数据，创建孔的直径为 10心距离右边界的距离为 50离上边界的距离为 50在距离其圆心左边 25再创建一个同样的孔，如图 2示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 8 图 2 2以所创建 基准 孔的圆心为基准点 ，阵列其左边的孔：选择菜单命令【插入】【特征操作】【引用】，选择“圆周阵列”选项，单击左边的孔，设置阵列个数为4，角度为 90 度；设置引用方法为“点和方向”，如图 2示。再选择方向为 为 基准孔的上表面圆心，再在【生成引用】对话 框中单击“是”，即可得到阵列孔。如图 2示。 图 2昌航空大学科技学院学士学位论文 9 图 2 10） 切除部分实体 。先 选择菜单命令【工作坐标系】【原点】，点击左上角，即将工作坐标系移至左上角，再进入草图界面，根据测量数据，创建一个 两条直角边分别为 54向）和 15向）的直角三角形，如图 2示。 图 2成草图，选择菜单命令【插入】【成形特征】【拉伸】，然后选择该三角形为拉伸体，单击确认后选择 【 拉伸方法 】 为“方向和距离”， 如图 2示 。 再选择【布尔操作】为“减”，再隐藏草图后，如图 2示。 图 2昌航空大学科技学院学士学位论文 10 图 2 11）创建腔体。选择菜单命令【插入】【成形特征】【腔体】，进入腔体对话框以后， 选择【矩形的】，然后单击实体上表面作为放置面，再选择左边界为水平参考，进入【矩形的腔体】对话框，根据测量数据，输入参数 如图 2示。 图 2定参数以后，单击“确定”进入【定位】对话框， 采用【垂直的】定位方法进行定位，设定腔体左边到左边界距离为 0体下边到下边界的距离 也为 0图 2示。 图 2击“确定”之后就能得到腔体，如图 2）。同理，可以再得到右侧腔体，南昌航空大学科技学院学士学位论文 11 如图 2）。 图 2 12）边圆角。选择菜单命令【插入】【特征操作】【边圆角】，进入【边缘圆角】对话框以后，根据测量数据，输入半径为 18后点击右上方所需要倒的边，如图 2示； 图 2单击“确定”即可完成边圆角，最后得到的标准件效果图如图 2示。 图 2昌航空大学科技学院学士学位论文 12 3 典型测量零件的 设 计 型 测量 零 件的 设计依据 与目的 由于标准件实体较简单，只包含部分 计元素， 无法比较全面的表达出三坐标测量技术的特点。 典型测量零件 就 是基于标准件 实体模型 的基础上 ，为 了 丰富设计元素而进行的设计。 型 测量 零 件的 建模 （ 1）打开 件，单击【新建】按钮，新建文件名为 件，再选择菜单命令【应用】【建模】，进入建模界面。 （ 2）创建实体。单击“草图”图标，进入草图界面， 创建一个长 200 100再做一条样条曲线，经过裁剪后 的图形 如图 3） 所示； 退出草图，进入建模界面，选择菜单命令【插入】【成形特征】【拉伸】， 然后选择 所绘制的图 为拉伸体，单击确认后选择 【 拉伸方法 】 为“方向和距离”， 如图 3示。方向选择 +，终止距离为 30击确定后即 可创建出所需要的 实体，最后 再选择菜单命令【编辑】【隐藏】【隐藏】选项， 把草图隐藏起来 即可 ， 实体图 如图3示。 图 3 3昌航空大学科技学院学士学位论文 13 （ 3）边圆角。选择菜单命令【插入】【特征操作】【边圆角】，进入【边缘圆角】对话框以后，输入半径为 5后点击所需要 倒的边，再单击“确定”即可完成边圆角，如图 3示。 图 3 4）创建沉头孔。选择菜单命令【插入】【成形特征】【孔】，建立一个沉头孔，各种参数如图 3） 所示；圆心定位时点击【垂直的】定位方法，设置距离左边界的距离为 100离下边界的距离为 50击“确定”以后，即可创建出沉头孔， 如图 3） 所示。 图 3用同样的方法在实体正面创建一个参数如图 3）所示的沉头孔；定位时设置距离左边界的距离为 100离下边界的距离为 15建后的实体如图3）所示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 14 图 3 5）创建腔体。选择菜单命令【插入】【成形特征】【腔体】，进入腔体对话框以后， 选择【矩形的】，然后单击实体上表面作为放置面，再选择右边界为水平参考，进入【矩形的腔体】对话框，输入参数如图 3示。 图 3定参数以后，单击“确定”进入【定位】对话框，采用【垂直的】定位方法进行定位，设定腔体右边到右边界距离为 0体上边到上边界的距离也为 0后单击“确定”，即可得到实体如图 3示。 图 3昌航空大学科技学院学士学位论文 15 再按照以上方法，创建出两个宽度、深度与上一腔体相同，长度分别为 2040腔体，定位方式也为【垂直的】，设定长度为 40腔体右边到右边界距离为 15体上边到上边界的距离为 0定长度为 20腔体右边到右边界距离为 30体上边到上边界的距离为 0到的实体如图 3示。 图 3 6）创建斜面。选择菜单命令【插入】【曲线】【基本曲线】，以长度为 20一条长 20度为 90 度的线段，再把线段端点与长 度为 40腔体左下角点相连，如图 3）所示；然后过线段中点作与斜线平行且等长的线段，再连接下放两个端点，如图 3）所示；最后删除部分线段得到一个斜长方形，如图 3）所示； 图 3选择菜单命令【插入】【成形特征】【拉伸】，然后该长方形为拉伸体，拉伸方向选择为默认方向，即平面法向向上方向，终止距离为 30击确定后 ，选择布尔操作为“减”， 即可创建出所需要的斜面，最后 再选择菜单命令【编辑】【隐藏】【隐藏】选项， 把 线段 隐藏起来后，所得到的实体如图 3示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 16 图 3 7）创建锥孔。先在需要创建锥孔的地方创建通孔，创建孔的直径为 15心距离右边界的距离为 15离 下 边界的距离为 20在孔的基础上拔锥：选择菜单命令【插入】【特征操作】【拔锥】，在【类型】框中点击“面”，然后选择孔内壁为拔锥面；再点击“从边”，选择孔位于上表面的边； 设置拔锥角度为 10度， 再在【选择步骤】框中选择“图纸方向”，再点击两次“确定”，即可完成拔锥，如图 3示。 图 3 8）在实体右面创建贯穿锥孔右壁的通孔。采 用【垂直的】定位方法进行定位，创建孔的直径为 8心距离实体右面左边界的距离为 20离下边界的距离为 能贯穿锥孔右壁，设定孔深度为 15贯穿至锥孔 圆心处，所得到的实体如图 3示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 17 图 3 9）阵列腔体。先创建需要阵列的腔体，选择菜单命令【插入】【成形特征】【腔体】，进入腔体对话框以后，选择【矩形的】，然后单击实体上表面作 为放置面，再选择左边界为水平参考，进入【矩形的腔体】对话框，设定腔体数据如图 3）所示； 确定参数以后，单击“确 定”进入【定位】对话框， 采用【垂直的】定位方法进行定位，设定腔体中心到左边界距离为 60下边界的距离为 50后单击“确定”，即可得到实体如图 3）所示。 图 3选择菜单命令【插入】【特征操作】【引用】，选择“圆周阵列”选项，单击该腔体，设置阵列个数为 4，角度为 90 度；设置引用方法为“点和方向”，如图3示。 再选择方向为 +，点为沉头孔的圆心，再在【生成引用】对话框中单击“是”，即可阵列腔体。如图 3示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 18 图 3 3 10）创建并镜像圆台。 在 创建 圆台前需要先创建好基准面： 首先选择菜单命令【工作坐标系】【原点】，点击中央沉头孔圆心，把工作坐标系移至此处；然后 选择菜单命令【插入】【成形特征】【基准平面】，点击“基准平面对话框”图标，进入后选择“固定基准”的“ 及“ ，单击“应用”后 即可创建好基准面 ， 如图 3示； 图 3后创建圆台：选择菜单命令【插入】【成形特征】【圆台】，进入【圆台】对话框，设置圆台直径、高度均为 5如图 3）所示；选择实体上表面为放置面，采用【垂直的】定位方法进行定位，设定圆台中心到左边界距离为 70昌航空大学科技学院学士学位论文 19 到下边界的距离为 30后单击“确定”，即可得到实体如图 3）所示。 图 3后镜像圆台：选择菜单命令【插入】【特征操作】【引用】，选择“镜像特征” ，点击所创建的圆台为镜像体，再点击“镜像平面”图标，点击 准面为镜像平面，最后单击“应用”即可完成镜像；以同样的方法继续镜像，最后再选择菜单命令【编辑】【隐藏】【隐藏】选项，把基准平面隐藏即可，得到 的实体如图 3示。 图 3 11）创建球体。选择菜单命令【插入】【成形特征】【球】，打开【球】对话框，选择“直径，圆心” ， 设置球直径为 10定后进入【 点 构造器】对话框，再 输入基点坐标为 401215如图 3示； 南昌航空大学科技学院学士学位论文 20 图 3后单击“确定” ，设定【布尔操作】为“并” ；再 显示隐藏， 以 准面为对称面，在曲面另一边创建另外一个球体，设定【布尔操作】为“减” ，最后隐藏基准面，得到的实 体如图 3示。 图 3 12）创建椭圆腔体。选择菜单命令【插入】【曲线】【椭圆】， 进入【点构造器】对话框，输入基点坐标为 3015击“确定”以后进入【椭圆】对话框，设定长半轴为 20半轴为 10“确定”后得到该椭圆，如图 3示； 图 3昌航空大学科技学院学士学位论文 21 再选择菜单命令【插入】【成形特征】【拉伸】，选择该椭圆，单击确认后选择【拉伸方法】为“方向和距离”，方向选择 ，终止距离为 10击确定后设 置【布尔操作】为“减”，即可创建出所需要的实体，最后再选择菜单命令【编辑】【隐藏】【隐藏】选项，把椭圆曲线隐藏起来即可，实体图如图 3示。 图 3 13）创建键槽。在创建键槽前先建立基准平面：选择菜单命令【插入】【成形特征】【基准平面】，点击“基准平面对话框”图标，进入后选择 “固定基准”的“ C” ，单击“应用”后即可创建好基准面； 然后再选择菜单命令【插入】【成形特征】【键槽】，选择键槽类型为【矩形的】 ，弹出放置平面对话框，选择设置好的基准平面，方向为默认方 向 ，再选择 长度方向为水平参考，弹出矩形槽参数对话框， 设置其长度为 15度为 8度为 30如图 3示；最后采用【垂直的】定位方法进行定位，设定键槽 右端点 到 右 边界距离为 45槽 下边 到下边界的距离为 70 图 6 图 3后单击如图【确定】即可创建键槽，再选择菜单命令【编辑】【隐藏】【隐藏】选项，把基准平面隐藏即可，如图 3示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 22 图 3 14）创建斜孔。在创建斜孔前先要把工作坐标系移至指定位置：选择菜单命令【工作坐标系】【 原点】，输入原点坐标为 605击“确定”后即可移动至如图 3置； 图 3选择菜单命令【工作坐标系】【动态】，把坐标系绕 旋转 30 度，使坐标系倾斜，然后选择菜单命令【插入】【成形特征】【基准平面】，点击“基准平面对话框”图标，进入后选择“固定基准”的“ ，单击“应用”后即可创建好基准面，如图 3示； 然后选择菜单命令【插入】【成形特征】【孔】，选择此基准面为放置面，插入一个直径为 8向沿 向的通孔，定位时默认为原点，单击“确定”后即可得到该斜孔，隐藏基准面后的实体如图 3示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 23 图 3 3 15）创建字母。先要把工作坐标系移回沉头孔圆心位置，并通过【动态】把坐标系旋转回正交位置，然后选择菜单命令【工作坐标系】【原点】，输入原点坐标为 50515工作坐标系移至指定位置，再进入草图界面，然后根据草图功能，分别绘制出“ N”、“ C”、“ H”、“ D”四个字母 ，具体尺寸可于 设计图中测量， 绘制完 成后的图如图 3示； 然后选择菜单命令【插入】【成形特征】【拉伸】，选择该草图，单击确认后选择【拉伸方法】为“方向和距离”，方向选择 ，终止距离为 2击确定后设置【布尔操作】为“减”，即可创建出所需要的字母，再对这些字母进行边圆角，半径为 藏草图以后得到的实体如图 3示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 24 图 3 3 16）创建曲面。在创建曲面前先建立长方体：选择菜单命令【插入】【成形特征】【长方体】，创建一个长 50 50高 20长方体，点击“原点，边长度”图标，然后选择实体左下方为放置点，单击“确定后即可得到该长方体，如图 3示。 然后进入草图界面，以该长方体正面为放置面，绘制一条样条曲线，然后以同样的方法在长方体的左面、右面以及后面各绘制一条形状类似的样条曲线，如图 3 南昌航空大学科技学院学士学位论文 25 图 3 52 图 3选择菜单命令【插入】【自由形式特征】【扫掠】，点击在左面创建的样条曲线为引导线串 1，单击“确定”后，再点击在右面创建的样条曲线为引导线串 2，然后连续单击两次 “确定” ，开始选择截面线串；分别点击正面和后面的两条样条曲线为截面线串 1 和截面线串 2，注意点击位置要使其箭头指示方向一致，如图 3）所示； 选择完截面线串以后，再单击“确定” ，进入【扫掠】对话框，选择插补方式为“线性”，单击“确定”后进入“指定参数”栏，默认其参数，如图 3）所示；再进入“比例方法”栏，选择为“横向比例”，然后直接单击“确定”省略脊线，最后选择“布尔操作”为“创建”，即可创建出如图 3） 所示轮廓的曲面片体； 最后选择菜单命令【插入】【特征操作】【裁剪】，选择所创 建的长方体为裁剪体，选择该曲面为基准面，选择裁剪方向为默认方向，即 +向，单击“确定”后即可裁剪出曲面，隐藏样条曲线以及曲面片体后的实体如图 3示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 26 图 3 3 17）创建图形。先把工作坐标系移至曲面体的左下方，然后选择菜单命令【工作坐标系】【原点】，输入原点坐标为 81815工作坐标系移至指定位置，再进入草图界面，然后根据草图功能，绘制出图形， 即校徽图案模拟图，具体尺寸可于设计图中测量，绘制 完成后的图如图 3） 所示； 然后选择菜单命令【插入】【成形特征】【拉伸】，选择该草图，单击确认后选择【拉伸方法】为“方向和距离”，方向选择 ，终止距离为 10击确定后设置【布尔操作】为“并”，选择目标实体为该曲面体，即可把此图形实体化并嵌入曲面体，再把草图隐藏起来即可得到如图 3）的实体。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 27 图 3后得到的典型测量零件效果图如图 3示： 图 3昌航空大学科技学院学士学位论文 28 4 典型测量零件 典型部件 的 后处理 定要进行 典型测量零件部件 为表现 型特点，故选择曲面体与仿校徽图形体为进行 部件。 型部件的 1） 打开已经建模好的文件 单击“确定”，进入 境。 （ 2）创建毛坯几何体。选择菜单命令【应用】【建模】，然后创建一个长 50 50 20长方体，选择基点为曲面体左下角，如图 4示；再选择菜单命令【格式应用】【移至层】，然后选择此长方体，把它移至层 2。 图 4 3） 选择菜单命令【应用】【加工】，进入加工界面。在进入加工界面后，弹出【加工环境】对话框，指定“ 程配置“为 置”为如图 4示； 单击“初始化”按钮进行加工环境的初始化设置，进入加工模块后将显示工具栏。 图 4 4）创建几何体。单击左上方创建工具栏中的“创建几何体”图标，系统将打开【创建几何体】对话框，选择 “ 子类型 ” 机械坐标系 标 ，父本组为 昌航空大学科技学院学士学位论文 29 名称为 击“确定”按钮建立坐标系，如图 4示 。 图 4 5）设置安全平面。 建立坐标系以后，系统将打开【 话框，在对话框中选择“间隙”，再单击“指定”按钮，弹出【平面构造】对话框用以设置间隙平面，设置偏置值为 55，也就是安全平面的高度为 55图 4示；单击“确定”完成间隙指定，在实体图上将显示间隙平面所在位置 ，如图 4示。单击【 话框的“确定”完成几何体的创建。 图 4 4 6）创建刀具。单击左上方创建工具栏中的“创建刀具组”图标，系统将 南昌航空大学科技学院学士学位论文 30 开【创建刀具组 】对话框，选择“名称”为 余为默认值；单击确认进入下一对话框，设定直径为“ 8”；刀具号为“ 1”； 其余则依照默认值设定。如图 4示。 图 4 7）创建 工件 几何体 及毛坯几何体。首先创建 父节点 ： 单击左上方创建工具栏中的“创建几何体”图标，系统将打开【创建几何体】对话框，选择“子类型”为父本组”为 名称”为 单击“确定”后进入【 话框，点击“部件”图标，选择【工件几何体】如图 4 4 图 4昌航空大学科技学院学士学位论文 31 图 4理，点击“隐藏”图标弹出 【毛坯几何体】对话框，然后选择菜单命令【格式】【层的设置】，进入后选择层 2 为工作层，然后选择放置于此层的长方体为毛坯几何体，再在【层的设置】中选择层 1 为工作层，层 2 为不可见的，即把毛坯几何体隐藏起来即可。 （ 8）创建操作（ 型腔铣 粗加工）。单击左上方创建工具栏中的“创建操作”图标，系统将打开【创建操作】对话框，选择“类型”为 子类型”为 使用几何体”为 使用刀具”为 使用方法”为 余为默认值。单击“确定”进入【 话框，如图 4示； 图 4到【 话框后设定“切削方式”为跟随周边，“步进”为刀具南昌航空大学科技学院学士学位论文 32 直径，“百分比”为 50，“每一刀的深度”为 单击“自动”按钮， 进入【自动进刀 退刀】对话框 “自动类型”为线性，“重叠距离”为 0，其余为默认值； 再单击“进给率”按钮选中“主轴转速（ 复选框，设置转速为 800轴输入模式为 余均为默认值；然后单击顶部的“进给”标签，进入“进给”选项卡，设置“进刀”为 300 毫米 /分钟，“剪切”为 1200 毫米 /分钟，其余均为默认值，然后单击“确认”完成设置 。 如图 4示。 完成这些参数设置后，单击“生成”图标，在计算完成后，弹出【显示参数】 对话框，将“显示后暂停”和“显示前刷新”选项关闭，以 连续 显示刀轨，单击“确定”后进行刀轨生成，最后提示刀具到达不了某层，单击“确定”即可，完整的刀轨显示如图 4示。 图 4 4后单击“确认 ”图标，进入“动态”选项卡，单击播放按钮可以检视刀轨， 如南昌航空大学科技学院学士学位论文 33 图 4示； 打开操作导航器可以看见刀轨已经生成，如图 4示，以后对该刀具轨迹的操作可以在 操作导航器 内进行。 图 4 4 9）固定轴曲面轮廓铣粗加工。 先回到建模 界面，在实体正上方创建好边界 ；再回到加工界面， 单击“创建刀具”图标，选择“子类型”为 “名称”为 图 4示；单击“确定”进入后输入“球直径”为 5具号为 2，其余参数默认，即可创建出一把球头 铣刀； 图 4后单击“创建操作”图标，选择“子类型”为 使用几何南昌航空大学科技学院学士学位论文 34 体”为 使用刀具”为 使用方法”为 名称”为 击“确定”后进入【 话框， 点击 “部件”图标， 然后选择该曲面体为部件，再点击“编辑参数”图标， 选择所创建号的边界线为驱动几何体，“切削类型”为 步进”为刀具直径，“百分比”为 30；然后单击“确定”完成设置 ，如图 4示； 图 4到【 话框，单击“切削”选项，进入【切削参数】对话框，单击“毛坯”选项卡， 设置“部件余量”为 击“确定”后返回。如图4示； 图 4单击“进给率”按钮选中“主轴转速（ 复选框，设置转速为 1000余均为默认值；然后单击顶部的“进给” 选项卡，设置“进刀”为 300 毫米 /分钟，“剪切”为 1200 毫米 /分钟，其余均为默认值，再单击“确认”完成设置。 完成这些南昌航空大学科技学院学士学位论文 35 参数设置后，单 击“生成”图标，在计算完成后，单击“确定”后进行刀轨生成，再次单击“确定”即可，完整的刀轨显示如图 4示。 图 4 10） 固定轴曲面轮廓铣半精 加工。接续前面的 前工作模块为加工模块，在操作导航器中复制粗加工刀轨，然后在其下面粘贴， 再更名为“ 如 图 4示。 图 4单击“创建刀具”图标，选择“子类型”为 名称”为击“确定”进入后输入“球直径”为 2 具号为 3，其余参数默认，即创建 另一把球头铣刀， 再把“方法”改为“ 如图4示；然后双击所复制的刀轨，进入【 话框， 单击“ 编辑参数 ” 图标 ， 切削角“度数”改为 45，步进“百分比”为 20，回到【 话框，单击“切削”选项，进入【切削参数】对话框，单击“毛坯”选项卡，设置“部件余量”为 再单击“进给率”按钮选中“主轴转速（ 复选框，设置转速为 1200它参数均可继承粗加工的参数不变。 完成这些参数设置后 ，单击“生成”图标，在计算完成后，弹出【显示参数】 对话框，单击“确定”后进行刀轨生成，再次单击“确定”即可，完整的刀轨显示如图 4示。 南昌航空大学科技学院学士学位论文 36 图 4 4后查看操作导航器可以看到半精加工的刀轨已经生成，如图 4示。 图 4 11） 固定轴曲面轮廓铣 精加工。同理，接续前面的 前工作模块为加工模块，在操作导航器中复制半精加工刀轨，然后在其下面粘贴，再更名为 “ 然后 创 建一把 “名称”为 球直径”为 1具号为 4 的球头铣刀；再把切削角“度数”改为 90，步进“百分比” 改为 10，毛坯的“部件余量” 改为 0； “方法”改 为“ 主轴速度改为1600它参数均可继承半精加工的参数不变。最后完成的刀轨显示如图 4南昌航空大学科技学院学士学位论文 37 示。 图 4后查看操作导航器可以看到 刀轨 已经全部 生成，如图 4示。 图 4控加工程序 的输出 （ 1） 在导航器中选中粗加工一栏， 在 左下 角 加工操作中选取 “ 处理 ”图标 ，在后处理中选则如图 4示。 图 4昌航空大学科技学院学士学位论文 38 （ 2）输出得到 程序名为 型腔铣粗加工 的加工程序。程序如下： % 40 90 0020 28 0030 06 7300 02 % （ 3）同理可以得到 程序名为 固定轴曲面轮廓铣粗加工 的加工程序，程序如下： % 40 90 0020 28 0030 06 0 4420 4430 （ 4）同理可以得到 程序名为 固定轴曲面轮廓铣半精加工 的加工程序，程序如下： % 40 90 0020 28 0030 06 0 4630 4640 昌航空大学科技学院学士学位论文 39 % （ 5）同理可 以得到 程序名为 固定轴曲面轮廓铣精加工 的加工程序，程序如下： % 40 90 0020 28 0030 06 2340 2350 最后在操作导航器中可以看到所有设计都已经经过了 置处理，如图 4示。 图 4昌航空大学科技学院学士学位论文 40 5 对现有类似零件进行三坐标测量并 编制测量工艺规程 件检测的主要 步骤 本三坐标测量机是以 量软件为基础，对工件进行检测的，其检测流程图如图 5示 ，检测步骤如下： 图 5 分析 对照工件，分析图形，明确以下要求： 确工件的设计基准、工艺基准、检测基准，确定建立零件坐标系时，应该确定哪些元素用来建立基准，采用何种建立坐标系方法； 定需要检测的项目，应该测量的元素，已经测量这些元素时大致的先后顺南昌航空大学科技学院学士学位论文 41 序 ； 据要测量的特征元素，确定工件合格的摆放 方位，采用合适的夹具，并保证尽可能一次装夹，完成所有元素的测量，避免二次装夹； 据工件的摆放方位及检测元素，选择合适的测头组件，并确定需要的测头角度。 工件图样的分析过程，是工件检测的基础，故应该十分谨慎。 头的定义及校验 在对工件进行检测之前，需要对所使用的测杆进行定义及校验。在 测头功能中按照实际采用的测杆配置进行定义，并添加所用到的测头角度。之后用标准球对其进行校验，得到正确的球径和测头角度。 校验结果的准确度，直接影响工件的检测结果。 动测量 特征元素 点、直线、平面、圆、圆柱、圆锥、球、圆槽等这些都称之为特征元素。不是所有的特征元素都可手动测量的，手动测量的特征元素类型为：点、直线、平面、圆、圆柱、圆锥、球。这些特征元素的最少测点数为： 直线： 2 点 平面：不在同一直线的三点 圆柱： 6 个点分两层 圆：不在同一直线的三点 圆锥： 6 个点分两层 球： 4 点（三点一层；一点一层） 立零件坐标系 于零件坐标系的建立主要提供两种方法： 3：主要应用于零件坐标系位于工件本身，且在机器的行程范围内能找到坐标原点，适用于比较规则。 又称为“面、线、点”法。其中“ 3”表示不在同一直线上的三个点确定一个平面，并利用此平面才法线矢量确定一个坐标轴方向；“ 2”表示两个点确定一条直线，此直线 围绕已经确定的第一个轴向进行旋转，已此确定第二个轴向；“ 1”表示一个点，用于确定坐标系某一轴向的原点。 迭代法：主要应用于零件坐标系不在工件本身或无法直接通过基准元素建立坐标系的工件上，适用于钣金件、汽车和 飞机配件等类型工件。 动测量 建立零件坐标系后，首先需将运行模式切换为 式，然后使用 行自动功能进行测量时需有被检特征的理论值。并且在测头运动过程中需要注意测头的运动轨迹，即在适当的位置插入移动点确保测头处南昌航空大学科技学院学士学位论文 42 于安全位置。 价形位公差 供了“尺寸”功能来实现形位公差的评价，可直接点击相应形位公差按钮，弹出相应的菜单 进行评价。 告 由于 图形窗口、编辑窗口共同存在，所以最终产生的报告分为数据报告、 图形报告两部分，可分别对两窗口进行编辑、打印。直接通过打印机输出或存为电子文档。 序的自动运行 若某种工件进行批量生产，可将程序进行标记（ 点击执行键（ ），程序即可自动执行。 典型测量零件进行 测 量 （ 1） 创建一个测量程序 。 双击 面快捷键打开 序，然后依次选择“程序” /“ “ 将出现打开文件对话框 ；再选择【文件】【新建】，输入“零件名”为 量单位选择“毫米”，单击“确定” 后即可创建出测量程序，如图 5示。 图 5 2）校验测头。在进行工件测量时，在程序中出现的数值是软件记录测杆红宝石球心的位置，但实际是红宝石球表面接触工件，这就需要对实际的接触点与软件记录的
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