三坐標(biāo)檢測論文-淺談三坐標(biāo)在汽車制造的廣泛應(yīng)用

1、<p>　　淺談三坐標(biāo)在汽車制造的廣泛應(yīng)用</p><p><b>　　單 位：</b></p><p><b>　　地 址：</b></p><p><b>　　作 者： </b></p><p><b>　　職 稱： <

2、/b></p><p><b>　　技術(shù)等級： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p><b>　　職 稱： </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><

3、p>　　前 言--------------------------------------------------------------------------------2</p><p>　　一、緒論 -----------------------------------------------------------------------------2</p><p&g

4、t;　　二、汽車生產(chǎn)中的質(zhì)量控制 -------------------------------------------------------4</p><p>　　三、傳統(tǒng)的測量方法------------------------------------------------------------------4</p><p>　　四、三坐標(biāo)在汽車生產(chǎn)線中的應(yīng)用----------

5、--------------------------------------6</p><p>　　五、總結(jié) ------------------------------------------------------------------------------21</p><p>　　六、 參考文獻(xiàn) ------------------------------------------

6、-----------------------------22</p><p>　　關(guān)鍵詞: 三坐標(biāo) DIMS 改進(jìn)</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，和入關(guān)后汽車工業(yè)面臨更為積累的競爭，對質(zhì)量和性能要求的提高，三坐標(biāo)測量機(jī)將在汽車工業(yè)得到了更為廣泛的應(yīng)用，而不是僅限于用在

7、計(jì)量室的機(jī)密檢測，更多的是針對工序加工的后續(xù)檢測，以及汽車最后的完工檢測。下面就是本人在車身件尺寸檢測的過程中利用一些檢測方法發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場缺陷，并協(xié)助提出建議整改意見，就這些工作中，我想挑選一兩件來淺談一下個人體會和心得：</p><p>　　GP翼子板與前門匹配出現(xiàn)上下大小頭以及前蓋與翼子板頭部尖角匹配縫隙過小問題的解決（這個是我個人感覺最能體現(xiàn)三坐標(biāo)的價值，可以重點(diǎn)闡述）。</p><p>

8、;<b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　三坐標(biāo)測量機(jī)是近二十年來才發(fā)展起來的機(jī)電一體化的高精度測量儀器。應(yīng)用廣泛，目前主要用于機(jī)器制造以及汽車、航空航天、精密儀器等一些大型制造業(yè)。由于它可以檢測形狀復(fù)雜的工件，諸如各種箱體零件和模具、空間曲面、殼體零件、齒輪等等。使用三坐標(biāo)測量機(jī)檢測零件要比用傳統(tǒng)的專用檢具或者是通用檢具輔助測量可以節(jié)省70%到80%的時間，并且可以大大地提高

9、測量精度和減輕勞動強(qiáng)度。隨著坐標(biāo)測量技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)為我們提供了各種結(jié)構(gòu)、各種精度等級、各種測量范圍和自動化程度越來越高的三坐標(biāo)測量機(jī)。各種各樣的三坐標(biāo)測頭，使測量能力大大加強(qiáng)。</p><p>　　三坐標(biāo)測量機(jī)由測量機(jī)主機(jī)(A)、控制系統(tǒng)(B)、測頭測座系統(tǒng)(C)、計(jì)算機(jī)（測量軟件）(D)幾部分組成。</p><p>　　三坐標(biāo)測量機(jī)的種類很多，按照測量方式可分為接觸式和非接觸式測量

10、（接觸式主要就是利用測針接觸零件方式，我們統(tǒng)稱為CMM測量機(jī)；而非接觸主要是通過光學(xué)測量方式，例如白光測量機(jī)和激光測量機(jī)。），我們主要介紹的是CMM測量機(jī)；CMM測量機(jī)按總體布局分為：活動橋式、固定橋式，以及水平臂式?；顒訕蚴胶凸潭蚴絻煞N由于它的剛性結(jié)構(gòu)穩(wěn)定所以有很好的穩(wěn)定性以及精度，但結(jié)構(gòu)布局導(dǎo)致無法測量大型測量，以及底部測量的工件；汽車制造一般用的是雙懸臂水平測量機(jī)，它主要優(yōu)點(diǎn)就是就是結(jié)構(gòu)空間開闊，工件容易裝夾，便于操作，而且是六

11、面一起全方位（幾乎無死角）的測量，但是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因，手臂伸的越長，精度相對于前者就稍差一點(diǎn)。不過現(xiàn)在隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，根據(jù)手臂的變形系數(shù)，從軟件方面做一些補(bǔ)償。這些微差幾乎忽略不計(jì)了，所以從長遠(yuǎn)看，雙懸臂水平測量機(jī)是常規(guī)制造業(yè)的主流趨勢。</p><p>　　活動橋式 固定橋式 水平臂式</p><p>　　第二章 汽車

12、生產(chǎn)中的質(zhì)量控制</p><p>　　汽車測量的特點(diǎn)大概有以下三點(diǎn)：品種多，類型多；被檢件的形狀復(fù)雜；覆蓋的尺寸量程大且精度也較高。</p><p>　　一、汽車制造是個非常復(fù)雜的工藝，大小零件有一萬多個，汽車中需要檢測的件包括箱體、缸體、齒輪、曲軸，凸輪軸，車身，地盤，以及很多車內(nèi)外裝飾，包括配套的模型、模具，還有整車等等，形狀各異，包括了測量的各種的幾何要素、各種尺寸與形位誤差。<

13、;/p><p>　　二、曲軸，凸輪軸，包括現(xiàn)在流行的流線型車身等等這些形狀怪異的零件都屬于典型的形狀復(fù)雜的零件。</p><p>　　三、覆蓋的尺寸量程大且精度也較高主要體現(xiàn)在例如發(fā)動機(jī)的很多小孔孔徑還不到1mm,而整車檢測的長度又有好幾米，更有發(fā)動機(jī)內(nèi)部負(fù)責(zé)主要工作運(yùn)轉(zhuǎn)的曲軸，凸輪軸的圓柱度都是在0.01mm以下。</p><p>　　正是由于上述特點(diǎn)，特別是多品種，

14、多類型，形狀復(fù)雜，使得三坐標(biāo)測量機(jī)在汽車檢測中獲得廣泛應(yīng)用。</p><p>　　第三章 汽車生產(chǎn)質(zhì)量控制傳統(tǒng)的測量方法</p><p>　　傳統(tǒng)的檢測方法主要分為通用檢具測量和專用檢具測量：</p><p><b>　　一、通用檢具</b></p><p>　　顧名思義就是在機(jī)械制造方面通用性比價高的測量檢具，例如卡尺

15、、千分尺、角尺、百分表、內(nèi)徑表，高度尺，塞尺等等。它的優(yōu)點(diǎn)在于通用性高，測量的范圍比較大，但是缺點(diǎn)也很顯而易見，不易操作，測量時間長，易疲勞等等。在過去一般用于零件成品后的完工檢查和AUDIT的評審。</p><p><b>　　二、專用檢具</b></p><p>　　就是某個零件或者細(xì)化的每個工序的專用型檢具，例如四門兩蓋的框型樣架檢具等等，它的優(yōu)點(diǎn)在于制造成本相

16、對便宜，操作簡便，能適合本零件或者工序的基本要求。但是缺點(diǎn)是容易磨損，精度也不夠高，測量的通用性差，一般用于零件粗/中期加工過程中的自檢控制或者是本身精度要求不高的零件檢測。</p><p>　　數(shù)顯卡尺 千分尺 內(nèi)勁百分表</p><p><b>　　上圖都屬于通用檢具</b></p>&

17、lt;p>　　上圖是一個檢測變速箱外殼的一個位置度和相對距離的專用檢具</p><p>　　第四章 三坐標(biāo)在汽車生產(chǎn)線中的應(yīng)用</p><p>　　一、三坐標(biāo)測量機(jī)的測量過程簡介</p><p>　　上圖是一個測量程序的執(zhí)行過程圖</p><p>　　第一步：首先要采集零件的測量特征元素</p><p>　　元素

18、特征有：各種樣式的點(diǎn)（矢量點(diǎn)，曲面點(diǎn)，交點(diǎn)等）,面，線，圓（包括內(nèi)孔和外徑），橢圓，方槽，腰孔槽，半方槽，圓柱，圓錐，球等等。</p><p><b>　　采集元素的窗口圖片</b></p><p>　　（紅色框）內(nèi)就是采集元素的理論坐標(biāo)位置。（綠色框）內(nèi)就是采集元素的矢量方向，就是采集元素時穿刺零件的方向，通俗講就是針頭回退的方向。（后面會闡述矢量的作用）</

19、p><p>　　第二步：就是利用采集來的元素建立一個初始坐標(biāo)（手動坐標(biāo)）</p><p>　　1．在三坐標(biāo)測量機(jī)上進(jìn)行三維尺寸測量時，建立坐標(biāo)系需要分步進(jìn)行。</p><p>　　2．建立坐標(biāo)系要按以下三個步驟進(jìn)行：零件找正，旋轉(zhuǎn)軸和設(shè)置原點(diǎn)。</p><p><b>　　零件找正：</b></p><p

20、><b>　　旋轉(zhuǎn)軸：</b></p><p>　　現(xiàn)在我們有了第一軸線和參考平面做為基礎(chǔ)，就可以通過旋轉(zhuǎn)軸來確立第二個軸線。</p><p><b>　　設(shè)置原點(diǎn)：</b></p><p>　　因?yàn)榭臻gXYZ三個軸線是相互垂直的，因此一旦確立前兩個軸線，第三軸線也就是唯一不變的。所以無需再確立第三個軸線了，剩下最后

21、一步就是設(shè)立一個原點(diǎn)確立它三個方向的坐標(biāo)值為零（X=0,Y=0,Z=0）。</p><p>　　零件找正 確立旋轉(zhuǎn)軸 設(shè)立原點(diǎn)</p><p>　　有了這個坐標(biāo)，基本上三坐標(biāo)就入門了，也就可以進(jìn)行其他數(shù)據(jù)的采集以及評價工作，所以三坐標(biāo)的坐標(biāo)建立是尤為重要。</p><p>　　第三步：在初始坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，再

22、重新利用機(jī)器自動模式采集元素加以做一個精坐標(biāo)。</p><p>　　為什么要有一個精坐標(biāo)呢，又要回到前面講一講(采集元素的窗口圖片綠色框)內(nèi)的矢量方向呢：（下圖詳細(xì)闡述它的重要意義）。</p><p>　　最后一步就是采集所要的相關(guān)元素?cái)?shù)據(jù)以及后續(xù)的評價工作。</p><p>　　二、如何測量汽車車身薄壁件 </p><p>　　車身薄壁件測

23、量中的一個重要方面就是坐標(biāo)找正，因?yàn)檫@類零件不想箱體類，有基準(zhǔn)平面，基準(zhǔn)線等定位元素，不能使用簡單的3-2-1建坐標(biāo)方法，可以用一種稱為迭代法（iteration）的方法，它的原理也是以3-2-1坐標(biāo)系的基礎(chǔ)的，通過重復(fù)測量曲面上的基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，將實(shí)際點(diǎn)元素之間關(guān)系與理論點(diǎn)元素關(guān)系做匹配，將當(dāng)前坐標(biāo)系自動平移旋轉(zhuǎn)多次，讓實(shí)際測值無限逼近與理論位置。</p><p>　　當(dāng)然如果零件本身就變形嚴(yán)重，會出現(xiàn)迭代不收斂

24、現(xiàn)象，理論上會出現(xiàn)無限死循，運(yùn)行無法停止，而三坐標(biāo)設(shè)計(jì)時考慮到這個問題，在一定次數(shù)后會提示無法迭代成功。所以這個也是迭代法的一個局限性。</p><p>　　三、簡單了解整車的坐標(biāo)系</p><p>　　整車的坐標(biāo)系我們是這樣定義的：我們?nèi)嗣鎸囶^站在車的前方，目視方向就是X正向，我們的右手方向就是Y正方向，頭頂?shù)纳戏较蚓褪荶正方向；整車的坐標(biāo)系的零點(diǎn)就在前輪中軸附近。如圖所示：</

25、p><p>　　四、PC-DIMS與CAD的結(jié)合運(yùn)用</p><p>　　三坐標(biāo)現(xiàn)在的版本更新飛速，更多的CAD的功能將用于三坐標(biāo)；</p><p>　　各種的CAD,CAM軟件和PC-DIMS實(shí)現(xiàn)直接對接，包括IGES,DXF,VDAF,CATIA等格式的圖形數(shù)據(jù)源，經(jīng)過測量軟件PC_DIMS的處理產(chǎn)生出正確的DMIS格式的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了測量與加工，設(shè)計(jì)的一體化進(jìn)程

26、；有了數(shù)模，做些簡單的定位工裝夾具，不僅僅是車身，包括車燈，還有一些塑料的內(nèi)飾件都能夠測量，還能夠進(jìn)行多點(diǎn)掃描測量，這些是手工檢測望塵莫及的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.海克斯康指定教材，《機(jī)械檢測技術(shù)》 浙江大學(xué)出版社</p><p>　　主編：羅曉曄，王慧珍</p><p&g