模具制造中的测量技术培训教材

第7章模具制造中的测量技术检测手段在模具中应用的意义:验证零部件在加工工艺上的精度要求;保证模具的装配状态;严格控制成型件的废品率;检测测量分类:理论数据与实测数据对比判断工件合格与否;(点的检测点位公差)理论形状与实测形状对比判断工件合格与否;(线或面的检测形位公差)实物数据采样(扫描,抄数)7.1.1模具检验常用的样板.样板的分类1）按照用途分类有下料样板、加工样板、装配划线样板和装配角度样板等。在模具制造中，用的最多的是加工样板。2）按照空间形状分类有平面样板、立体样板(样箱)。3）按制作样板的材料有木材、薄铁皮、油毡和纸板等。样板的应用用塞尺或透光目测法检查样板与型腔表面的间隙对于大、中型弯曲模的凸、凹模工作表面的曲线和折线用样板控制加工一些回转体的模具零件（如车削），其形状和尺寸可由样板检验轮廓样板常常用于常规机械加工前，在复杂型面（压铸模、塑料模）上的划线，也可以用于钳工装配修调模具镶块的检验7.1.2模具检验常用的三维样型1.样型和样架1）主模型一些复杂三维曲面冲压件设计、加工、检验的原始依据工艺主模型是覆盖件冲模制造中所用的各种模型和样板的母模，同时还可作凸模和压边圈仿形加工的靠模2)工艺主模型3)样架样架即研修模型，是检验凸模立体形面与工艺主模型的一致性的量具，还可作凹模的仿铣靠模4）投影样板和断面样板投影样板是根据所测零件有关轮廓投影到平面上的形状和尺寸制造的5）立体样板立体样板主要用于覆盖件控制修边模的曲面形状和尺寸2.检具它一般是塑料材质，在汽车、拖拉机等领域广泛应用。分为：单件检具、分总成检具、总成检具。前者检测单个制件的加工状态，后二者检测各个制件之间的装配状态。7.2模具零件检验用的常规量具7.2.1尺寸精度的常规测量工具1.游标量具游标量具分为游标卡尺、游标深度尺和游标高度尺。量值的整数部分从本尺上读出，小数部分从游标尺上读出。是利用光标原理（主尺上的刻线间距和游标尺上的线距之差）来读出小数部分游标卡尺游标卡尺能精确的测的工件的内径、外径、高度、深度、长度等深度卡尺高度卡尺深度卡尺用于测量工件的深度尺寸、台阶高度尺寸高度卡尺主要用于工件的高度测量和钳工精密划线2.千分尺千分尺分为机械式千分尺和电子千分尺两类(相应的也有白分尺,原理一样但精度低一个数量级机械式千分尺是利用精密螺纹副原理测长的掌上型通用长度测量工具。精密螺杆在螺母中每转动一圈﹐即沿轴线移动一个螺距。用螺杆转动的角度来表示移动的距离。主要用于精密测量工件的外形尺寸,改变千分尺测量面形状和尺架等就可以制成不同用途的千分尺，例如有用于测量内径﹑螺纹中径﹑齿轮公法线或深度等的千分尺3.测微仪（比较仪）分为：机械式比较仪、光学比较仪和电学比较仪测量时，先用量块研合组成与被测基本尺寸相等的量块组，再用此量块组使测微仪指针对零，然后换上被测工件，测微仪指针指示的即为被测尺寸的偏差值。测微仪的测量精度高，主要用于高精度的圆柱形、球形等零件的测量4.量规量规是一种没有刻度的专用检验工具，它的制造精度很高，量规的测量值是确定的，不可调有:光滑极限量规,塞规,卡规或环规，高度量规等，量规的一端按被检验零件的最小实体尺寸制造称为止规，标记为Z0；量规的另一端按被检验零件的最大尺寸制造称为通规，标记为T0各种量规5.塞尺

塞尺用于测量间隙尺寸。在检验被测尺寸是否合格时，可以用通止法或松紧程度判断。塞尺一般最薄的为0.02毫米；最厚的为3毫米塞尺6.量块也叫块规，常用到的定检设备，测量面表面粗糙度很低，Ra≦0.016微米，具有良好的研合性，可用于不同长度的组合测量，通常在恒温干燥度要求较高过的环境下保存。成套块规7.2.2形形位位误误差差的的测测量量工工具具1.水水平平仪仪水平平仪仪利利用用重重力力现现象象测测量量微微小小角角度度。。除除了了用用于于测测量量机机床床或或其其它它设设备备导轨轨的的直直线线度度和和工工件件平平面面的的平平面面度度外外﹐﹐也也常常用用在在安安装装机机床床或或其其它它设设备时时检检验验其其水水平平和和垂垂直直位位置置的的正正确确与与否否。。水水平平仪仪主主要要分分为为水水平平泡泡式式水平平仪仪和和电电子子水水平平仪仪两两类类水平平泡泡式式水水平平仪仪电子子水水平平仪仪其工工作作原原理理是是利利用用磁磁芯芯与与绕绕阻阻之之间间的的相相对对偏偏移移角角度度而发生生电感感量产产生相相应的的角度度读数数电感式式电子子水平平仪工工作原原理2.指指示表表常用的的指示示表有有钟表表式百百分表表（分分度值值0.01mm）、、钟表表式千千分表表（分度度值0.001～0.005mm））杠杆杆百分分表（（分度度值0.01mm））和杠杠杆千分表表（分分度值值0.002mm））等类类型它常用用于零零件形形状和和位置置误差差以及及小位位移的的长度度测量量7.2.3角度度和锥锥度的的测量量用具具1.角角度样样板和和锥度度量块块角度样样板常用于于检验验螺纹纹车刀刀、成成型刀刀具及及零件件上斜斜面或或倒角角等,角度度样板是是用于于检验验外锥锥体，，是根根据被被测角角度的的两个个极限限尺寸寸制成成的，因因此有有通端端和止止端之之分角度样样板示示意图图锥度量量块能在两两个具具有研研合性性的平平面间间形成成准确确角度度的量量规。。利用用角度度量块附件件把不不同角角度的的量块块组成成需要要的角角度，，常用用于检检定角角度样样板和万能能角度度尺等等，也也可用用于直直接测测量精精密模模具零零件的的角度度角度量量块2.正正弦尺尺正弦尺尺是锥锥度测测量常常用量量具,也可可用于于机床床，在在加工工带角角度的的零件件时用作作精密密定位位。正弦规规常用用于测测量小小于45°°的角角度sin＝H/L7.2.4表面面粗糙糙度测测量工工具1.表表面粗粗糙度度样块块是以目目测比比较法法来判判断工工件表表面光光洁度度的工工具，，表面面粗糙糙度样样块一般用用于粗粗糙度度较大大的工工件表表面的的近似似评定定1）表表面粗粗糙度度样块块的加加工纹纹理方方向及及材料料应可可能与与被测测零件件相同同，否则易易发生生错误误的判判断。。2）比比较法法多为为目测测，常常用于于评定定低和和中等等粗糙糙度值值，也也可借借助于于放大镜镜Ra（0.4～1.6）μμm级级用））、显显微镜镜或专专用的的粗糙糙度比比较显微镜镜进行行比较较（Ra0.4μμm以以下））。需要注注意：：2.双双管管显微微镜双管显显微镜镜是根根据光光切法法原理理测量量表面面粗糙糙度的的仪器器，一一般按按Rz（也可可按Rmax））评定定Rz（50～～1.6））μm级的的表面面粗糙糙度。。测量量范围决定定于物物镜的的倍率率，对对大型型模具具零件件与内内表面面的粗粗糙度度，可可采用印模模法复复制被被测表表面模模型，，再用用双管管显微微镜进进行测测量1-底底座；；2-工作作台紧紧固螺螺丝；；3、20-工作作台纵纵横百百分尺尺；4-工工作台台；5-V形块块；6-观观察管管；7-目目镜测测微计计；8-紧紧固螺螺钉；；9-物镜镜工作作距离离调节节手轮轮；10-镜管管支架架；11-支臂臂；12-立柱柱；13-支臂臂锁紧紧手柄柄；14-支臂臂升、、降螺螺母；；15-照明明管；；16-物物镜焦焦距调调节环环；17-光线线投射射位置置调节节螺钉钉；18、、19-可可换物物镜（1））原理理光源1发出出的光光，通通过狭狭缝形形成一一条扁扁平的的带状状光束束，以以45°左左右的角度度投射射到被被测表表面上上，调调整仪仪器可可使此此投射射光束束自被被测表表面反射后后进入入斜置置45°的的观察察光管管，于于是从从目镜镜中可可看到到一条条凹凸凸不平的的亮带带（A向视视图中中未打打点的的部分分）。。此亮亮带即即工件件表面面上被被照亮了了的狭狭长部部分的的放大大轮廓廓。测测量出出此亮亮带的的高度度H（图c）即即可求出被被测表表面上上的实实际不不平度度高度度h1-双双标线线;2-刻刻度筒筒;3-可可动分分划板板;4-固固定分分划板板a)目目镜千千分尺尺b光光切图图c光路路图（2））使用用方法法步骤骤1）选选取一一对合合适的的物镜镜分别别安装装在两两镜管管的下下端2）接接通光光源。。3）把把被测测件放放在工工作台台上，，若被被测件件不位位于物物镜的的正下下方，，则调调整工作台台，转转动支支臂11进进行对对准4）调调整手手轮9，使使显微微镜徐徐缓下下降，，直至至在被被测表表面上上能看看到扁扁平的的绿色光光带为为止。。光带带方向向要与与表面面的加加工痕痕迹垂垂直。。5）调调整调调节环环16和调调节螺螺钉17，，使在在目镜镜视场场中央央出现现最窄窄最清清晰的亮带带6）测量7）计算计算公公式N为为物镜镜放大大率3．电电动轮轮廓仪仪又称表表面粗粗糙度度检查查仪或或侧面面仪，，是利用针针描法法来测测量表表面粗粗糙度度一般是是由传传感器器、驱驱动器器、指指示表表、记记录器器、工作作台等等主要要部件件组成成。其原理理是触触针的的针尖尖沿被被测表表面以以等速速读缓缓慢地地滑行行，工工件表表面的的微观不不平度度使针针尖上上下移移动，，其移移动量量通过过传感感器等等装置置，并并将信信号加以以放大大和计计算处处理或或记录录下来来。轮轮廓仪仪按其其传感感器的的工作作原理理分为电电感式式及压压电式式。原理图图实物图图7.3工具具显微微镜7.3.1万能能工具具显微微镜的的组成成及原原理1.万万能工工具显显微镜镜的结结构1-纵纵向微微动手手轮；；2、、14-纵纵向滑滑台3-纵纵向读读数显显微镜镜；4-光光圈调调节环环；5-横横向读读数显显微镜镜；6-立立柱；；7、18-主显显微镜镜；8-立立柱倾倾斜调调节柄柄9、16-横向向滑台台；10-顶尖尖座；；11-工工作作台台；；12-底底座座；；13-横横向向微微动动手手轮轮；；15、、17-刻刻度度线线局部部放放大大图图按工工具具显显微微镜镜的的工工作作台台的的大大小小和和可可移移动动的的距距离离、、测测量量精精度度的的高高低低以以及测测量量范范围围的的宽宽窄窄，，一一般般分分为为小小型型，，大大型型和和万万能能型型及及重重型型。。它它们们的的测量量精精度度和和测测量量范范围围不不同同，，但但基基本本结结构构、、测测量量方方法法大大致致相相同同底座座12上上有有互互像像垂垂直直的的纵纵、、横横向向导导轨轨。。纵纵向向滑滑台台2、、14；；横横向向滑滑台台9、、16可可彼彼此此独独立立地地沿沿纵纵、、横横向向粗粗动动、、微微动动和和锁锁紧紧。。纵纵向向滑滑台台2上上装装有有纵纵向玻玻璃璃刻刻线线尺尺和和安安放放工工件件的的玻玻璃璃工工作作台台10，，玻玻璃璃刻刻线线尺尺的的移移动动量量，，即被被测测工工件件移移动动量量，，可可由由固固定定在在底底座座上上的的纵纵向向读读数数显显微微镜镜3读读出出。。横横向滑滑台台9、、16上上装装有有横横向向刻刻线线尺尺和和立立柱柱6，，立立柱柱的的悬悬臂臂上上装装有有瞄瞄准准用用的的主显显微微镜镜7、、18。。主主显显微微镜镜在在横横向向的的移移动动可可通通过过横横向向刻刻线线尺尺15、、17及及固定定在在底底座座上上另另一一横横向向读读数数显显微微镜镜4读读出出。。被被测测工工件件放放在在工工作作台台上上或或装在在两两顶顶针针之之间间，，由由玻玻璃璃工工作作台台下下面面射射出出一一平平行行光光束束照照明明。。主主显显微微镜可可沿沿立立柱柱升升降降以以调调整整焦焦距距，，可可由由此此显显微微镜镜看看到到被被测测工工件件的的轮轮廓廓影影像像。。工作原理理工具显微微镜的瞄瞄准机构构接触瞄准准系统1-光源源；2-带双刻刻线分划划板；3-透镜镜4-反转转镜；5-放大大物镜；；6-主显微微镜米字字线分划划板工具显微微镜的瞄瞄准机构构用于测测量时瞄瞄准工件件。各种工具具显微镜镜的瞄准准机构常常用的是是显微目目镜，万能能工具显显微镜还还可采用用光学接接触器工具显微微镜的光光学系统统1-光源源；2-滤色色片；3-可变变光阑；；4-反光镜镜；5-聚光光镜；6-工作作台玻璃璃板7-物镜组组；8-正象棱棱镜；9-保保护玻璃璃10-刻度盘盘；11-米米字线分分划板；；12-目镜组组；13-测角角读数显显微镜（2）工工具显微微镜纵、、横向读读数装置置在工具显显微镜上上，工作作台纵、、横向移移动距离离的读数数装置常常用类似似千分尺的测测微螺旋旋机构，，分度值值为0.01mm或0.005mm。万能能工具显显微镜则一般般采用阿阿基米得得螺旋显显微镜，，分度值值为1μμm。在显微镜镜读数镜镜头中可可看到三三种刻度度：一种种是毫米米玻璃刻刻线尺上上的刻度，其其间距代代表1mm；一一种是目目镜视野野中间隔隔为0.1mm的刻度度；一种是有有十圈多多一点的的阿基米米得螺旋旋刻度和和螺旋线线里面圆圆周上一一摆格圆周周刻度，，每格圆圆周刻度度代表阿阿基米得得螺旋移移动0.001mm阿基米得得螺旋线线显微镜镜的读数数7.3.2万能能工具显显微镜的的基本测测量方法法1）影像像测量法法2）轴切切测量法法3）光学学接触法法4）直角角坐标测测量法5）极坐坐标测量量法影像法的的视场示示意7.3.3万能能工具显显微镜在在模具零零件检验验中的应应用1.样板板与模具具轮廓的的测量测量样板板或对模模具轮廓廓检验一一般采用用直角坐坐标测量量法、极极坐标测量法或或采用光光学接触触法测量量圆弧的检检测法圆弧的计计算公式式—为目镜镜米字线线交角，，其值为为60°°或120°K1—计算系系数。当当=60°°时，K1=1；=120°时，，K1=6.463h—测量量读数差差值当被测圆圆弧较大大，视场场中只能能看到其其中一部部分时，，=60°°时，K2=0.866；；=120°时，，K2=1.897R=K2AB-K1H2.锥角角的测量量用万能工工具显微微镜测量量锥角，，一般可可以利用用仪器附附件如分分度台、、分度头、、测角目目镜等进进行直接接测量对于图a对于图b3.多孔孔凹模位位置度误误差的测测量采用工具具显微镜镜测量该该多孔凹凹模的方方法可用用直角坐坐标测量量法首先按基基准A、、B面找找正凹模模，使其其与工具具显微镜镜的纵、、横坐标标方向一致致。然后后测出x1、x2和y1、y2，则孔的的圆心坐坐标x、、y为：：，ｆｘ和ｆｆｙ综合误差差为：将x、y与设计计给定的的尺寸比比较，得得到偏差差值7.4三三坐标测测量机三坐标测测量机的的主要功功能：1）可实实现空间间点的测测量，方方便地实实现公差差、形位位的检测测2）由于于计算机机的引入入，可实实现自动动化和再再学习功功能3）在逆逆向工程程技术7.4.1三坐坐标测量量机的分分类及构构成工作方式式可分为为:单单点点测量方方式和连连续扫描描测量方方式按结构可可分类：：有桥式式测量机机、龙门门式测量量机、水平臂（（单臂或或悬臂））、坐标标镗床式式式测量量机和便便携式测测量机按测量范范围可分分为大型型、中型型和小型型。按测量精精度可分分为精密密型（计计量型）），生生产型2．三坐坐标测量量机的构构成三坐标测测量机的的结构形形式，是是由三个个正交的的直线运运动轴构构成的，，三坐标测测量机的的基本构构成主要要由测量量机主体体、测量量系统、、控制系系统和数据据处理系系统组成成a、b））悬臂式式；c、d））桥式；；e、f））龙门门式；g）立柱柱式；h）坐标标镗床式式三坐标测测量机的的结构形式式（1）三三坐标测测量机的的主体1）导轨轨在在三坐标标测量机机上使用用的导轨轨有滑动动导轨、、滚动导轨和气气浮导轨轨大型门式式测量机机结构1-导轨轨；2-横量；；C-Z/W轴轴三坐标测测量机1-工作作台；2-测头头；3-z轴；；4-副副滑架；；5-主滑滑架2）工作作台多采用花花岗岩、、大理石石材质移动桥式式结构目前应用用最广泛泛的一种种结构形形式，其其结构简简单，敞开性好好，工工作台负负载能力力小。桥桥式结构构主要用用于高精精度的中中小机型。。龙门式结结构整个结构构刚性好好，三个个坐标测测量范围围较大时时也可保保证测量精精度，适适用于大大机型悬臂式结结构结构简单单，具有有很好的的敞开性性，但悬悬臂易变变形发生生变化，一一般用于于测量精精度要求求不太高高的小型型测量机机单柱移动动式也称为仪仪器台式式结构，，操作方方便、测测量精度度高，但结构复复杂，测测量范围围小，适适用于高高精度的的小型数数控机型型标镗床式式结构（单柱固固定式结结构）其其结构牢牢靠、敞敞开性较较好，用于测量量精度中中等的中中小型测测量机（2）三三坐标测测量机的的测量系系统1）标尺尺系统是是用用来度量量各轴的的坐标数数值的。。有光栅栅尺、同同步感应器，，激光光干涉仪仪等2）测头头测测头的类类型按测测量方法法可分接接触式和和非接触触式两类类。在接触式式测量头头中又分分机械式式测头和和电气式式测头机械接触触式测头头为具有有各种形形状(如如锥形、、球形)的刚性性测头、、带千分表表的测头头以及划划针式工工具电气接触触式测头头的触端端与被测测件接触触后可作作偏移，，传感器器输出模拟位移移量信号号。这种种测头既既可以用用于瞄准准，也可可以用于于测微为了提高高测量效效率以及及探测各各种零件件的不同同部位，，常需为为测头配配置一些附件件，如测测端、探探针、连连接器、、测头回回转附件件等测量接触触头（3）三三坐标测测量机控控制系统统和数据据处理系系统1）控制制系统其主要功功能是：：读取空空间坐标标值，控控制测量量瞄准系系统对测测头信号进行行实时响响应与处处理，控控制机械械系统实实现测量量所必需需的运动，实实时监控控坐标测测量机的的状态以以保障整整个系统统的安全全性与可靠性性等2）数据据处理系系统用于控制制全部测测量操作作、数据据处理和和输入输输出7.4.2三坐坐标测量量机的测测量应用用1.可用用于加工工的轻型型三坐标标测量机机三坐标测测量机除除用于零零件的测测量外，，还可用用于如