三坐標(biāo)檢測(cè)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(jí)： </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(cè)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(guó)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(jìng)爭(zhēng)，對(duì)質(zhì)量和性能要求的提高，三坐標(biāo)測(cè)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(cè)，更多的是針對(duì)工序加工的后續(xù)檢測(cè)，以及汽車最后的完工檢測(cè)。下面就是本人在車身件尺寸檢測(cè)的過(guò)程中利用一些檢測(cè)方法發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)缺陷，并協(xié)助提出建議整改意見(jiàn)，就這些工作中，我想挑選一兩件來(lái)淺談一下個(gè)人體會(huì)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(guò)小問(wèn)題的解決（這個(gè)是我個(gè)人感覺(jué)最能體現(xiàn)三坐標(biāo)的價(jià)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(cè)量機(jī)是近二十年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的機(jī)電一體化的高精度測(cè)量?jī)x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(cè)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(cè)量機(jī)檢測(cè)零件要比用傳統(tǒng)的專用檢具或者是通用檢具輔助測(cè)量可以節(jié)省70%到80%的時(shí)間，并且可以大大地提高

9、測(cè)量精度和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。隨著坐標(biāo)測(cè)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(jí)、各種測(cè)量范圍和自動(dòng)化程度越來(lái)越高的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。各種各樣的三坐標(biāo)測(cè)頭，使測(cè)量能力大大加強(qiáng)。</p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)由測(cè)量機(jī)主機(jī)(A)、控制系統(tǒng)(B)、測(cè)頭測(cè)座系統(tǒng)(C)、計(jì)算機(jī)（測(cè)量軟件）(D)幾部分組成。</p><p>　　三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的種類很多，按照測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式測(cè)量

10、（接觸式主要就是利用測(cè)針接觸零件方式，我們統(tǒng)稱為CMM測(cè)量機(jī)；而非接觸主要是通過(guò)光學(xué)測(cè)量方式，例如白光測(cè)量機(jī)和激光測(cè)量機(jī)。），我們主要介紹的是CMM測(cè)量機(jī)；CMM測(cè)量機(jī)按總體布局分為：活動(dòng)橋式、固定橋式，以及水平臂式?；顒?dòng)橋式和固定橋式兩種由于它的剛性結(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(wú)法測(cè)量大型測(cè)量，以及底部測(cè)量的工件；汽車制造一般用的是雙懸臂水平測(cè)量機(jī)，它主要優(yōu)點(diǎn)就是就是結(jié)構(gòu)空間開(kāi)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(wú)死角）的測(cè)量，但是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因，手臂伸的越長(zhǎng)，精度相對(duì)于前者就稍差一點(diǎn)。不過(guò)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(zhǎng)遠(yuǎn)看，雙懸臂水平測(cè)量機(jī)是常規(guī)制造業(yè)的主流趨勢(shì)。</p><p>　　活動(dòng)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(cè)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(gè)非常復(fù)雜的工藝，大小零件有一萬(wàn)多個(gè)，汽車中需要檢測(cè)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(cè)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(dòng)機(jī)的很多小孔孔徑還不到1mm,而整車檢測(cè)的長(zhǎng)度又有好幾米，更有發(fā)動(dòng)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(cè)量機(jī)在汽車檢測(cè)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(cè)量方法</p><p>　　傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要分為通用檢具測(cè)量和專用檢具測(cè)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(jià)高的測(cè)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(cè)量的范圍比較大，但是缺點(diǎn)也很顯而易見(jiàn)，不易操作，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，易疲勞等等。在過(guò)去一般用于零件成品后的完工檢查和AUDIT的評(píng)審。</p><p><b>　　二、專用檢具</b></p><p>　　就是某個(gè)零件或者細(xì)化的每個(gè)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(duì)便宜，操作簡(jiǎn)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(cè)量的通用性差，一般用于零件粗/中期加工過(guò)程中的自檢控制或者是本身精度要求不高的零件檢測(cè)。</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(gè)檢測(cè)變速箱外殼的一個(gè)位置度和相對(duì)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(cè)量機(jī)的測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)介</p><p>　　上圖是一個(gè)測(cè)量程序的執(zhí)行過(guò)程圖</p><p>　　第一步：首先要采集零件的測(cè)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>　?。t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(shí)穿刺零件的方向，通俗講就是針頭回退的方向。（后面會(huì)闡述矢量的作用）</

19、p><p>　　第二步：就是利用采集來(lái)的元素建立一個(gè)初始坐標(biāo)（手動(dòng)坐標(biāo)）</p><p>　　1．在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上進(jìn)行三維尺寸測(cè)量時(shí)，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(gè)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(guò)旋轉(zhuǎn)軸來(lái)確立第二個(gè)軸線。</p><p><b>　　設(shè)置原點(diǎn)：</b></p><p>　　因?yàn)榭臻gXYZ三個(gè)軸線是相互垂直的，因此一旦確立前兩個(gè)軸線，第三軸線也就是唯一不變的。所以無(wú)需再確立第三個(gè)軸線了，剩下最后

21、一步就是設(shè)立一個(gè)原點(diǎn)確立它三個(gè)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(gè)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(píng)價(jià)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(dòng)模式采集元素加以做一個(gè)精坐標(biāo)。</p><p>　　為什么要有一個(gè)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(píng)價(jià)工作。</p><p>　　二、如何測(cè)量汽車車身薄壁件 </p><p>　　車身薄壁件測(cè)

23、量中的一個(gè)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(jiǎn)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(guò)重復(fù)測(cè)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(dòng)平移旋轉(zhuǎn)多次，讓實(shí)際測(cè)值無(wú)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(huì)出現(xiàn)迭代不收斂

24、現(xiàn)象，理論上會(huì)出現(xiàn)無(wú)限死循，運(yùn)行無(wú)法停止，而三坐標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到這個(gè)問(wèn)題，在一定次數(shù)后會(huì)提示無(wú)法迭代成功。所以這個(gè)也是迭代法的一個(gè)局限性。</p><p>　　三、簡(jiǎn)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?duì)車頭站在車的前方，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(duì)接，包括IGES,DXF,VDAF,CATIA等格式的圖形數(shù)據(jù)源，經(jīng)過(guò)測(cè)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(cè)量與加工，設(shè)計(jì)的一體化進(jìn)程

26、；有了數(shù)模，做些簡(jiǎn)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(cè)量，還能夠進(jìn)行多點(diǎn)掃描測(cè)量，這些是手工檢測(cè)望塵莫及的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.?？怂箍抵付ń滩模稒C(jī)械檢測(cè)技術(shù)》 浙江大學(xué)出版社</p><p>　　主編：羅曉曄，王慧珍</p><p&g