回转体工件的均布孔位置度的检测方法
回转体工件均布孔的位置度检测方法
计量技术所
回转体工件均布孔的位置度检测方法
计量技术所几何量计量科运金芬
[摘要]：本文主要介绍应用PCDMIS CAD++三坐标测量机测量软件编制自动检测程序，对回转体工件均布孔的位置度进行检测，充分显示了该三坐标测量机测量软件的功能强大，用途广泛，灵活性高。
[关键词]：回转体工件均布孔位置度
在当今工业化生产中，三坐标测量机由于具备空间探测能力和强大的软件支持，已经成为重要的计量检测设备服务于各种领域。 PCDMIS CAD++ 4.3凭借其强大的可编程能力，还有很好的人机交互界面，使得检测人员原本繁重的日常检测任务变得更方便、灵活，而且检测结果更为准确、可靠，为集团公司解决了很多常规测量方法解决不了的计量问题。
现就以PRV机壳支撑为例，介绍一下回转体工件均布孔位置度的检测方法。
图一：检测要求
该工件形如碗状（如图一所示），它是在内直径为386.23半球壳体上围绕中心线均布9个与中心轴线成15°角阶梯形小孔，而且，壳体圆周每个小孔都对应一个和其垂直的平面。从外到内均布孔的孔径依次为：
1、壳体外侧孔的孔径为：9—Ф68.044±0.013 ；
2、内侧孔的孔径为：9—Ф44.98±0.03 ，9—Ф53.98 。
（图二所示为该壳体圆孔的分布图）
图二：圆孔分布图图三：坐标系示意图
测量步骤：
一、熟悉工件，分析图纸，明确要求
1、明确该壳体的设计基准、工艺基准、检测基准，确定建立零件坐标系时，需测
量的元素：上平面（基准F），Ф450.761±0.038的圆（基准C），沿仪器Y向的外侧均布孔，小平面。测量元素如图三所示。
2、根据图纸要求：
确定计算位置度时需要检测的项目：9个外孔，9个小平面，18个内孔
3、根据要测量的特征元素，确定壳体合理的摆放位置。摆放时，大口朝上，并将
9个均布孔的任意一个孔沿仪器坐标系的Y向放置。方向如图二所示。
4、根据壳体的摆放位置及检测元素，选择合适的测头组件（如图四所示）。并确定
需要的测头角度。（1）A角的选择：因均布孔和壳体中心轴线成15°的夹角，
所以对于外侧孔，A角选择105°；内侧孔，A角选择75°。（2）B角的选择：由于该测量机A角和B角都是以7.5°为一个分度进行旋转，所以以壳体摆放位置沿机器坐标系Y向的内侧孔为0°，理论上，按逆时针方向旋转到下一个孔则为40°，而实际上，“添加角度”里并没有40°，而只有37.5°和45°，所以我们选择离40°最接近的37.5°作为第二内侧孔的B角。选择的9个B角按逆时针方向依次是：内侧孔：0 °，37.5°，75°，120°，157.5°，-157.5°，-120°，-75°，-37.5°；外侧孔：180 °，-142.5 °，-105 °，-60 °，-22.5 °，22.5 °，60 °，105 °，142.5 °。（3）对测头进行校验。
图四：所需测头组件
二、手动测量特征元素，建立零件坐标系
1、首先手动测量需要建立坐标系的特征元素：上平面（基准F），Ф450.761±0.038
的圆（基准C），沿仪器Y向的外侧均布孔1#，孔1#对应的小平面（基准H）。启动 =建坐标系/开始,回调:, LIST= 是
建坐标系/终止
模式/手动
加载测头/2008-9-1
测尖/T1A0B0, 柱测尖 IJK=0, 0, 1, 角度=0
平面1 =特征/平面，直角,TRIANGLE
理论值/1418.503,-722.734,-1187.113,-0.0002633,-0.0006721,0.9999997
实际值/1418.503,-722.734,-1187.113,-0.0002633,-0.0006721,0.9999997
测定/平面,9 （基准F）
终止测量/
圆1 =特征/圆，直角,外,最小二乘方
理论值/1421.648,-704.54,-1191.59,0,0,1,450.775
实际值/1421.648,-704.54,-1191.59,0,0,1,450.775
测定/圆,13,工作平面（基准C）
终止测量/
柱体1 =特征/柱体，直角,内,最小二乘方
理论值/1423.94,-943.708,-1272.923,-0.0091578,0.9656623,0.2596391,68.052
实际值/1423.94,-943.708,-1272.923,-0.0091578,0.9656623,0.2596391,68.052
测定/柱体,8
终止测量/ （外侧孔1#）
平面2 =特征/平面，直角,TRIANGLE
理论值/1425.186,-948.181,-1290.673,0.0088191,-0.965666,-0.259637
实际值/1425.186,-948.181,-1290.673,0.0088191,-0.965666,-0.259637
测定/平面,4
终止测量/ （基准H）
2、将柱体1在平面2上投影为点1，圆在平面1上投影为点2，用点1和
点2构造直线，建立零件坐标系。
点1 =特征/点，直角
理论值/1424.018,-952.34,-1275.244,0.0088191,-0.965666,-0.259637
实际值/1424.018,-952.34,-1275.244,0.0088191,-0.965666,-0.259637
构造/点,射影,柱体1,平面2
点2 =特征/点，直角
理论值/1421.646,-704.543,-1187.1,-0.0002633,-0.0006721,0.9999997
实际值/1421.646,-704.543,-1187.1,-0.0002633,-0.0006721,0.9999997
构造/点,射影,圆1,平面1
直线1 =特征/直线，直角,非定界
理论值/1421.646,-704.543,-1187.1,0.0090184,-0.9421302,-0.3351258
实际值/1421.646,-704.543,-1187.1,0.0090184,-0.9421302,-0.3351258
构造/直线,最佳拟合,3D,点2,点1,
A0 =建坐标系/开始,回调:启动, LIST= 是
建坐标系/找平,Z 正,平面1
建坐标系/旋转,Y 正,至,直线1,关于,Z 正
建坐标系/平移,Z 轴,平面1
建坐标系/平移,X 轴,圆1
建坐标系/平移,Y 轴,圆1
建坐标系/终止
三、 应用阵列方法，测量均布的9个外孔和外孔对应的基准面以及18个内孔。
1、 测量沿Y 向的第一个外孔，和其对应的基准平面，加移动点，编制自动测量程
序。模式/DCC 下执行一遍程序。
测量程序如下：
测尖/T1A105B180, 柱测尖 IJK=0, -0.966, -0.259, 角度=0
移动/POINT,常规,-1.468,244.199,-89.843
柱体2 =特征/柱体，直角,内,最小二乘方
理论值/-0.003,240.74,-86.068,-0.0004227,-0.9659565,0.258704,68.051
实际值/-0.003,240.74,-86.068,-0.0004227,-0.9659565,0.258704,68.051
测定/柱体,8
终止测量/
移动/POINT,常规,5.1,263.756,-93.008
平面3 =特征/平面，直角,TRIANGLE
理论值/-1.324,244.951,-98.855,0.0003799,0.9658797,-0.2589908
实际值/-1.324,244.951,-98.855,0.0003799,0.9658797,-0.2589908
测定/平面,4
移动/POINT,常规,-4.85,291.131,111.257
2、 将测尖换成T1A105B-142.5, “标记”上面的自动程序，应用“阵列”，“阵列
粘贴”命令，自动执行，进行第二孔和其基准面的检测。同样，对另外7个外侧孔和基准面进行自动检测。
3、 同样对9个Ф44.98±0.03 ， 9个Ф53.98的内孔进行检测。
四、 计算所有均布孔的位置度
1、 位置度计算方法:
该壳体均布孔的理论坐标的计算方法如图五所示，
x=247.88*SIN(RADIANS(360/9)*n)
y=247.88*COS(RADIANS(360/9)*n) （n=1、2……9）
图五
根据位置度的定义，测量出被测实际要素对基准的坐标值，按照位置度的定义，与理论正确尺寸比较，即实际坐标x i 、y i 理论正确尺寸相减，分别求出坐标位置偏差f x =x i - x 、f y =y i - y ，则位置度误差为：f=2 。
2、 所有孔的质心点投影到相对应的平面（H 基准）上，形成被测实际要素的坐标
点。将该点的x 、y 代入位置度计算公式，得到相应孔的位置度。
小 结：
本测量方法的实际效果是：
1、该方法成功解决了旋转体工件上均布孔位置度测量的难题。，
2、该方法对其他回转体均布元素的位置度检测同样适用。
3、该方法实际应用范围广，自动化，程序化高，可操作性强，进一步提高了测量
软件的开发和应用。