三次元检验培训教程 重点部分

Plan
Do
三次元培训教程
Check
Action
品管中心：涂良贤 2014年8月24日
Improved
课程目标
• 坐标测量基础知识 •矢量和余弦的理解 •了解为什么并且如何进行测头校正 •工件定位基本原理 • 完全理解如何建立零件坐标系 •几何要素的检测 •形位公差的计算 • 学会如何编制零件的測量程式 •三次元设备保养
1 个支承钉
2 个支承钉
平 面
支 承 钉
图示
限制的自由度
X
Y、Z
定位情况
一块条形支承板 二块条形支承板
3 个支承钉
Z、X、Y
一块矩形支承板
平 面
支 承 钉
图示
限制的自由度
Y、Z
Z、X、Y
Z、X、Y
定位情况
பைடு நூலகம்图示
限制的自
圆 孔
圆 由度 柱 定位情况 销
图示
限制的自 由度
短圆柱销
在三坐标测量中矢量精确指明测头垂直触测被测特征
的方向，即测头触测后的Z回退方(+K向。) I = 0.707
Y
(+J )
J = 0.707
K=0 45度方向矢量
45
°
X
(+I )
测头校正
测头校正对所定义测头的 有效直径及位置参数进行 测量的过程。为了完成这 一任务，需要用被校正的 测头对一个校验标准进行 测量。
2)在分析定位元件起定位作用时不考虑外力 影响，即要分清定位和夹紧的区别。
5）从上面几例分析总结可知：
①工件在夹具中定位，可以归结为在空间直角坐标系中用 定位元件限制工件自由度的方法来分析； ②工件定位时，应限制的自由度数目，主要由工件工序加 工要求确定； ③一般讲，工件定位所选定位元件限制自由度的数目充其 量≯6； ④各定位元件限制的自由度原则上不允许重复或干涉(见 下面相关内容分析)； ⑤限制了理论上应该限制的自由度，使一批工件定位位置
位置度公差带
合格
位置度产生一个圆形公差带，它能很好地判断特征元素的配 合关系。
元素的尺寸公差
二维距离
二维距离的计算是两元素相对于当前工作平面的距
离。典型例子就是点到线、圆到圆、圆到线的距离。
元素的尺寸公差
三维距离
三维距离计算的是两个元素之间的最小距离,与工 作平面无关.
典型用途: 点到平面的距离
压缩空气压力：0.4MPa~0.7MPa
谢谢大家！
允许：如果工件的定位面经过了 机械加工，并且定位面和定位元 件的尺寸、形状和位置都做得比 较准确，比较光整，则过定位不 但对工件加工面的位置尺寸影响 不大，反而可以增强加工时的刚 性，这时过定位是允许的。
过定位例
7）限制自由度与加工尺寸要求的关系，从 上面几例分析知，一般情况下：
⑴保证一个方向上的加工尺寸需要限制1--3个自由度： ⑵保证二个方向上的加工尺寸需要限制4--5个自由度： ⑶保证三个方向上的加工尺寸需要限制6个自由度。 特殊性例外。如在圆球上铣平面需限制1个自由度，在
图2.3（a）在工件上铣通槽，保证槽宽和槽的 上下、左右位置要求，试确定定位方案
保证槽的上下位置要求：必须限制 保证槽的左右位置要求：必须限制
xx yyzz
槽宽由定尺寸刀具保证
综合结果： 必须限制五个自由度
x x y z z
注意问题
1)定位元件限制自由度的作用表示它与工件 定位面接触，一旦脱开就失去限制自由度的作 用。
未知直径和 位置的测头
已知直径并且可以 溯源到国家基准的 标准器。
测头校正
在实物基准的每个测量点 的球心坐标同它的已知道 直径比较。有效的测头直 径是通过计算每个测量点 所组成的直径与已知直径 的差值
有效测头半 径
测针的校正
➢测针径的修正以及机械坐标系的原点设定。
三次元因为有自动修正使用测针的直径的机能，所以使用的测针必须 实施测针的校正，实施了校正作业的话就会自动设定机械坐标系的原点。
一致。
6）定位中存在问题
➢ ⑴欠定位：工件定位时，应该限制的自由度没 有被全部限制的定位。实际不允许发生。
图2.7加工槽，有尺 寸A和B的要求
⑵过定位(重复定位)：工件定位时，几个定位 元件重复限制工件同一自由度的定位。
如下2.7图，位于同一平面内的四个定位 支承钉限制了三个自由度。
不允许：如果工件的定位面为没 有经过机械加工的毛坯面，或虽 经过了机械加工、但仍然很粗糙， 这时过定位是不允许的。
1）六点定位原理
一个物体在空间可以有六个独立的运动，在直角座标
系中分别为3个平移运动和3个转动。习惯上，把上述6
个独立运动称作六个自由度。


ZZ

Y

X


Y
X
X
在实际应用中，常把接触面积很小 的支承钉看作是约束点
支承钉
六点定位原理：
一个物体在空间可以有六个独立的 运动，若采用6个按一定规则布置的约 束点，就可以限制工件的6个自由度， 实现完全定位，称为六点定位原理。
3-2-1法建立坐标系是三坐标测量机最常用的建立坐标 系方法，如下图所示建立坐标系：
1、在零件上平面测量3个点拟合一平面找正。 2、在零件前端面上测量2个点拟合一直线旋转轴。 3、在零件左端面测量1个点设定原点。
经由段差点建立坐标
元素的尺寸及公差 位置度
元素的尺寸及公差
位置度
下面的实例是输出圆的常规公差：
圆柱上铣平面需限制2个自由度。
㈠ 根据工件加工要求、分析理论 上应该限制哪几个自由度
1．钻 Φ 6H7孔
2．铣两台阶面
3．铣b槽
4．车端面保证L
理限：
理限：
5．钻d孔
6．铣台阶面
理限：
理限：
7．铣前、后两平面
8．a) 钻2个d孔 b) 钻d孔
理限：
a a) 理限：
b b) 理限：
3-2-1法建立坐标系
2）工件的实际定位
定位元件的种类：
支承钉；支承板，长销，短销，长V形块， 短V形块，长定位套，短定位套，固定锥销，
浮动锥销等。
注意：定位元件所限制的自由度与其大小、 长度、数量及其组合有关
长短关系、大小关系、数量关系、组合关系
表 1-10 典型定位元件的定位分析
工件的 定位面
定位情况
夹具的定位元件
根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要 求，仅需要限制1个或几个（少于6个）自由度 的定位。称作不完全定位。
4） 举例
图2.1为轴上通铣键槽
X，Z方向移动 自由度,
X，Z方向转动 自由度
（轴上通铣键槽）
xz
x z
图2.2为长方体上通 铣平面
X,Y方向转动自由度, Z方向移动自由度
x y z
19320二维距离与三维距离举例说明
垂直度
0.15 A
0.15 MM宽的公差带
A
A
实际表面的可能方位。
平行度
0.15 A
0.15 MM宽的公差带
A
A
实际表面的可能方位。
倾斜度
35 °
A
0.5 A
35 °
0.5 MM宽的公差带
实际表面的可能方 位。
A
常见检测程序编制流程
打印
三次元的维护
矢量
矢量可以被看做一个单位长的直线，并指向矢量方向。 相对于三个轴的方向矢量。I方向在X轴，J方向在Y轴，K方 向在Z轴。矢量I、J、K值介于1和-1之间，分别表示与X、Y、 Z夹角的余弦。
+K
K Z Y +J
J I
X +I
矢量方向
矢量用一条末端带箭头的直线表示，箭头表示了它的 方向。X、Y、Z表示三坐标测量机的坐标位置，矢量I、J、 K表示了三坐标测量机三轴正确的测量方向。
25.4 ±0 .12
0.24
0.24 25.4 ± 0.12
50.8 ±0 .12
元素的尺寸及公差
位置度 下图是理论圆中心的示意图
25.52
测量圆的中心位置
表示 “好” 表示超差
25.18 50.68
50.92
元素的尺寸及公差
位置度
下图显示了为什么两个点距离相同但不是每个都在公差
之内。
超差表示
※本公司的机器是通过键输入测针径的。这时用键输入测针径后进行校正作业。
※注意点 为了正确校正测针要注意：例如校正φ2.0的测头时，测针尺寸要尽量接近φ2.0， 原则上0.0002mm以内。
2.工件在夹具中的定位
⑷定位基准：
确定工件在夹具中位置的基准，
即与夹具定位元件接触的工件上的点、 线、面。当接触的工件上的点、线、面 为回转面、对称面时，称回转面、对称 面为定位基面，其回转面、对称面的中 心线称定位基准。由工艺人员确定，是 工序图上标“ ”所示的基准。
Y、Z
菱形销
Z
长圆柱销 两段短圆柱销
Y、Z、Y、Z
长销小平面 组合
Y、Z、Y、Z
短销大平面组 合
X、Y、Z、Y、Z
X、Y、Z、Y、Z
3）完全定位和不完全定位
根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要 求，需要6个根据工件加工面的位置度（包括 位置尺寸）要求自由度全部被限制的定位，称 作完全定位