公差测量技术与逆向工程实验指导书

《公差测量技术与逆向工程》实验指导书浙江大学工程训练中心杭州博洋科技有限公司1目录公差测量技术与逆向工程实验大纲........................................................2■公差测量技术实验一坐标测量机认知实验................................................................4实验二孔、轴件的测量实验................................................................7实验三平面度测量实验......................................................................11实验四圆锥各尺寸的测量实验..........................................................15实验五轴键槽对称度测量实验..........................................................19实验六螺纹孔测量实验....................................................................22■逆向工程实验一拓扑分析与逆向数据采集......................................................262公差测量技术与逆向工程实验大纲一、实验目标公差测量技术是工科院校特别是技术型工科院校的机械类专业的一门实用性较强的技术基础课，内容涉及机械产品及其零部件的设计、制造、维修、质量控制与生产管理等多方面标准及其技术知识。为了更好地服务于机械类学生的实践教学，使学生充分认识先进制造技术及其应用，开展公差精密测量技术与逆向工程的系列化教学实验，为机械工程类学生的实验教学、学校的机械类学科竞赛、学生的创新实践活动等提供实验与实践环节。二、实验安排本系列教学实验大纲分为基础实验、进阶实验和逆向工程三个部分。具体如下：公差测量技术实验一坐标测量机认知实验实验二孔、轴测量实验实验三平面度测量实验实验四圆锥各尺寸的测量实验实验五键槽对称度测量实验实验六螺纹孔测量实验逆向工程实验一拓扑分析与逆向数据采集三、实验教材及主要仪器设备《公差测量技术与逆向工程实验指导书》、复合式三坐标测量机一台3四、预期成效通过本实验更好地服务于机械类本科生的实践教学，使学生掌握先进精密检测技术及其应用，同时通过对反求工程的了解培养创新思维和能力，为机械工程类学生打造一个良好的基础。4实验一坐标测量机认知实验一、实验目的了解三坐标测量机结构了解三坐标测量机原理了解三坐标测量机维护保养方法二、设备与器材1）三坐标测量机2）测头系统：MH20i或PH10T3）测针：20×ø3mm三、实验步骤1）三坐标测量机结构按机械结构分：a)龙门式——用于轿车车身等大型机械零部件或产品测量；b)桥式——用于复杂零部件的质量检测、产品开发，精度高；5c)悬臂式——主要用于车间划线、简单零件的测量，精度比较低。按驱动方式结构分：a)手动型——手工使其三轴运动来实现采点,价格低廉,但测量精度差；b)机动型——通过电机驱动来实现采点，但不能实现编程自动测量；c)自动型——由计算机控制测量机自动采点，通过编程实现零件自动测量，且精度高。2）三坐标测量机原理将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，可获得被测物体上各测量点的坐标值，根据这些点的空间坐标值经过数学运算求出被测物体的几何尺寸，形状和位置公差。3）三坐标测量机维护保养方法三坐标测量机作为一种精密的测量机器，如果维护及保养做得及时，就能延长机器的使用寿命，并使精度得到保障、故障率降低。为使客户更好地掌握和用好测量机，测量机维护及保养规程如下：（1）开机前的准备a.三坐标测量机对环境要求比较严格，应按要求严格控制温度及湿度；b.三坐标测量机使用气浮轴承，理论上是永不磨损结构，但是如果气源不干净，有油．水或杂质，就会造成气浮轴承阻塞，严重时会造成气浮轴承和气浮导轨划伤，后果严重。所以每天要检查机床气源，放水放油。定期清洗过滤器及油水分离器。定期检查机床气源上一级空气来源，（空气压缩机或集中供气的储气罐）；花岗岩导轨更要定期检查导轨面状况，所以每次开机前应清洁机器的导轨，用航空汽油擦拭（120或180号汽油）或无水乙醇擦拭。c.切记在保养过程中不能给任何导轨上任何性质的油脂；输出:X=2.0I=0D=4Y=2.0J=0R=2Z=2.5K=16d.在长时间没有使用三坐标测量机时，在开机前应做好准备工作：控制室内的温度和湿度(24小时以上)，然后检查气源、电源是否正常；e.开机前检查电源，如有条件应配置稳压电源，定期检查接地，接地电阻小于4欧姆。(2)工作过程中：a.被测零件在放到工作台上检测之前，应先清洗去毛刺，防止在加工完成后零件表面残留的冷却液及加工残留物影响测量机的测量精度及测针使用寿命；被测零件在测量之前应在室内恒温，如果温度相差过大就会影响测量精度；b.大型及重型零件在放置到工作台上的过程中应轻放，以避免造成剧烈碰撞，致使工作台或零件损伤。必要时可以在工作台上放置一块厚橡胶以防止碰撞；c.小型及轻型零件放到工作台后，应紧固后再进行测量，否则会影响测量精度；d.在工作过程中，测座在转动时(特别是带有加长杆的情况下)一定要远离零件，以避免碰撞；e.在工作过程中如果发生异常响声，切勿自行拆卸及维修，请及时与厂家联系，厂家会安排经过严格培训的人员前往，并承诺以最快的速度帮助客户解决问题。(3)操作结束后a.请将Z轴移动到上方，但应避免测针撞到工作台；b.工作完成后要清洁工作台面；c.检查导轨，如有水印请及时检查过滤器。如有划伤或碰伤也请及时与厂家联系，避免造成更大损失；d.工作结束后将机器总气源关闭。7实验二孔、轴件的测量实验一、实验目的测量内孔尺寸与轴尺寸误差的方法和特点认真体会“局部实际尺寸（实际误差）”概念二、设备与器材1）三坐标测量机2）测头系统：MH20i或PH10T3）测针：20×ø3mm三、实验原理与方法三坐标测量基本原理就是通过探测传感器（测头）与测量空间轴线运动的配合，对被测几何元素进行离散的空间点位置的获取（如图1-1），然后通过一定的数学计算，完成对所测得点的分析拟合，最终还原出被测的几何元素，并在此基础上计算其与理论值（名义值）之间的偏差（如图1-2），从而完成对被测零件的检验工作。1-11-2四、实验步骤、方法与注意事项1）首先针对工件选择对应的测头配置，将被测得圆柱孔放置在工作平面如下图（1-3）：1-382）被测件的孔属于基本元素“圆柱”，我们可以设置2种测量方案：方法1、自动测量，需要有被测件的CAD模型。拥有被测件的CAD模型后打开软件，选择→→。导入IGES文件，建立好工件坐标系让模型与工件对齐，使用面选择器选择样件的内孔的圆柱面如图（1-4）。软件将该圆柱面命名为CYL1，我们可以在软件右侧的元素对话框中看见CYL1的圆柱面信息如图（1-5）。1-41-5软件下方切换到“测量”界面。点选“圆柱”功能，将CYL1拖入被测元素对话框中，在数显区滚动鼠标滚轮确定测量点数可设置测量点数为8如图1-6，点击“生成测量点”，整体设置可参照图1-7：1-7点击“测量”，设备根据所设置的参数采取被测件孔的空间点位置再通过软9件计算还原出被测件的几何元素，这样就得到了孔的实际尺寸输出报告，在软件下方切换到“公差”，点选“直径”公差，将圆柱孔CYL1的实际数据拖入元素名对话框，设置如下图（1-8）：1-8点击“定义公差”完成圆柱孔的公差评估并在右侧的“公差”对话框中生成公差标签TDIAM2。如下图1-9：1-9切换到测量报告对话框，将TDIAM2的公差标签拖入对话框中就完成了圆柱孔直径的公差报告。如图1-101-10方法2：手动测量，相对于自动测量操作来说较简单，适用于单一尺寸的快速测量。在软件下方选择“测量”界面，点选“圆柱”测量功能在选择“统计图”分页功能，用手持器在圆柱孔壁任意取点，取点时注意要让测头的红宝石探头接触圆柱孔面，如果是测头杆接触取得的数据会影响最后的真实数据，每取得一个空间点位置是左下方的数显就会显示如下图1-11101-11同样取得8个空间点后点击确认，生成圆柱孔名CYL1，之后的评估操作与方法一相同。3）测量轴的方法与孔的方法一致，孔与轴都属于基本元素中的“圆柱”。用三坐标测量机在轴的圆柱面上提取空间的离散点通过软件计算得出被测件的实际尺寸。五、处理数据仪器名称测量示意图零件名称精度范围测量范围零件尺寸及极限偏差DESEI仪器名称测量示意图零件名称精度范围测量范围零件尺寸及极限偏差DESEI11实验三平面度测量实验一、实验目的了解平面度的测量原理和方法掌握平面度误差的评定方法二、设备与器材1）三坐标测量机2）测头系统：MH20i或PH10T3）测针：20×ø3mm三、测量原理和方法平面度公差用以限制平面的形状误差。其公差带是距离为公差值的两平行平面之间的区域。三坐标在测量平面度时，在平面上采取数个测量点，用测量点以最小二乘法拟合一个平面，包容所有测量点的两个平行平面间的距离为平面度。这两个平行平面平行于拟合的最小二乘平面。最小二乘法的原理是，所有测量点距离拟合元素（平面、直线、圆、圆柱）的距离的平方和最小。如图2-12-1（两平面的距离为被测平面的平面度）四、实验步骤、方法与注意事项1）针对工件选择对应的测头配置，粗糙度不同的平面，对平面度的要求是不一样的。粗糙度越大的平面，最好尽量选择直径较大的探针。2）导入CAD模型：选择→→。导入IGES文件，建立好工件坐标系让模型与工件对齐，使用面选择器选择样件的上表面作为实验案例如图2-2，红色高亮部分为待测区。122-23）规划测量路径：从上述的三坐标对平面度的测量原理得知，测量点数越多反应的被测平面的平面度越真实。因此根据被测平面的长宽为80X80，我们可以编辑一个栅格点的测量路径，示意图如2-3。也可以把我们从CAD上选取的平面PLN1拖入“测量”模块的“面”功能，在数显取设置测量点数为80后点击“生成测量点”设置如图2-4，检查生成的测量路径如图2-5，点击“测量”完成测量步骤2-32-52-44）评估平面度：切换到“公差”模块的“平面度”功能，拖入已测量的实际平面PLN1到元素名如图2-5，输入公差带0.02点击“定义公差”确认设置，完成被测平面的平面度公差评估。132-5五、数据处理三坐标的平面度计算方式与以往所熟悉的计算方法不一样，不需要使用计算法、作图法、对角线发等求取平面度的误差值。都是通过软件自动计算出被测面得平面度公差，我们只需要输出公差报告就可以直观看出平面误差的“图形错误报告”。步骤如下：1）切换到测量报告对话框，将TFLAT1的公差标签拖入对话框中。2）切换到图形错误报告对话框，将面PLN1拖入对话框中，软件将以彩色云图的表现方式表示平面的趋势如图2-6，点击将图形错误报告导入到测量报告对话框中。☆测量报告见附页14附页15实验四圆锥各尺寸的测量实验一、实验目的了解圆锥配合中的基本参数熟悉使用三坐标测量机测量圆锥各尺寸的测量方法二、设备与器材1）三坐标测量机2）测头系统：MH20i或PH10T3）测针：20×ø3mm三、测量原理和方法在圆锥体的测量中，必须熟悉影响圆锥互换性的几个基本参数，主要有圆锥面、圆锥角（ɑ）、圆锥直径（D，d，dx）、圆锥长度（L）、锥度（C）如图3-1.三坐标测量机在测量圆锥基本参数时，主要是获取圆锥面上的离散的空间点，然后通过一定的数学计算，还原出圆锥面。再获取圆锥2个端面的面信息，通过构造在软件中生成被测圆锥的CAD图形，就可以从CAD图形上获取圆锥的几个基本参数。四、实验步骤、方法与注意事项1），以图3-1被测件上的圆锥台为例，测量出它的基本参数。分析被测件我们可是使用20×ø3mm测针，测头角