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三坐標-關于復合位置度的測量

2013-07-02 10:20:52  來源: 西安愛德華測量設備股份有限公司 鄧小鋒 郭帥帥  點擊:

本文詳細說明了復合位置度的具體意義,GB中的標示以及在AC-DMIS中復合位置度檢測的原理和方法。位置度是指被測要素所在的實際位置對其理想位置的允許變動范圍。位置度公差有點的位置度、線的位置度和面的位置度。

摘要:本文詳細說明了復合位置度的具體意義,GB中的標示以及在AC-DMIS中復合位置度檢測的原理和方法。
關鍵詞:復合位置度 三坐標 PLTZF FRTZF 陣列位置公差 形體相關公差 孔系

一、引言
 

    隨著制造業的全球化,我們越來越多的會接觸到國外的圖紙,國外的標注方式.復合位置度就是我們經常碰到的一種美式標注方式。要了解復合位置度,我們先回顧一下位置度,位置度是指被測要素所在的實際位置對其理想位置的允許變動范圍。位置度公差有點的位置度、線的位置度和面的位置度。
    而在實際加工中,孔系陣列的位置度(即復合位置度)則較為常見。復合位置度公差(如圖一)  不僅給出了孔系相對于基準的定位公差,而且給出了各個孔系之間的相互位置公差,與傳統的只給出孔系相對于基準的定位公差相比,有較好的經濟性,因此得到了廣泛的應用。
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          圖一  

二、復合位置度
 

    復合位置度是ASME Y14.5 M即美國機械工程師學會制定的“尺寸和公差標準”的一種標法,主要應用于陣列形體,即一組具有相同尺寸大小和形狀并按一定規律排列的形體。陣列形體通常需要用上下框格的位置度控制:
    上框格描述的是陣列形體作為一個整體的位置度公差,稱為 陣列位置公差 Pattern-Locating Tolerance Zone Framework(PLTZF)
    下框格描述的是陣列中各個形體相互之間的位置和方向公差,稱為 形體相關公差Feature-Relating Tolerance Zone Framework(FRTZF)
    從英文描述可以看出,上下框的公差都不是針對每一個具體的孔,而是一個幾何圖框(Framework),上框用于定位(Locating)它是由基準A、B、C及距離基準的理論尺寸所確定,所確定的幾何圖框是確定的。下框是各個孔間的聯系(Relating)它由孔間距的理論尺寸所確定,所確定的幾何圖框不含基準,僅僅是各孔之間的聯系。
上框的基準用于幾何圖框的定位,下框的基準用來控制幾何圖框移動的方向。
    下框(FRTZF)內如規定了基準,實際上就是控制了FRTZF相對于PLTZF移動的方向。如圖一中的FRTZF,實際就是表示每個孔相對與基準A的垂直度,不可以相對于A傾斜,但可以在PLTZF中所確定的直徑0.8的圓內移動或者旋轉。若FRTZF含有兩個基準A和B,那就代表直徑為0.25的圓柱體只可以沿C基準方向移動。目的是通過FRTZF不斷的移動使每個孔的軸線處在PLTZF和FRTZF的公差重合區內。注意,PLTZF是固定不動的。
    復合位置度在GB中的標注,如圖二,
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圖二 GB中關于孔系的標注
    在GB中位置度公差針對的仍然是一個幾何圖框,它由理論正確尺寸按確定的幾何關系聯系在一起作為一個整體。如圖所示,矩形布置的六孔組有位置度要求,六孔之間的相對位置關系由保持垂直關系的理論正確尺寸L1、L2、L3確定,該幾何圖框的理想位置由基準A、B和定位的理論正確尺寸LX、Ly 來確定。由此可知,在GB中,位置度后面的基準不僅控制了位置而且控制了幾何圖框移動的方向。
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                     圖三 ASME 中關于孔系的標注
圖三為孔組復合位置度標注的示例。
    上框格(PLTZF)給出了一個幾何圖框的位置度, 幾何圖框由6個孔間距(L1、L2、L3)及相對基準A、B、C位置(Lx、Ly)組成的它是的,6個孔的軸線必須位于圖框所示的6個直徑為0.8mm的圓柱體內。
    下框格(FRTZF)是給出了6個孔相對距離為理論尺寸的一個幾何圖框,該幾何圖框不含基準A、B、C,僅僅由L1、L2、L3確定。從后面所帶基準可以看出,只是限制了相對于A的傾斜(垂直度),故該幾何圖框可在上框格所確定的公差帶內平移和旋轉(但不可以傾斜),只要各孔的實際軸線位于上下框格所確定的重合區域內,孔組位置度即為合格。

三、AC-DMIS中關于復合位置度的檢測
 

    AC-DMIS測量軟件是目前應用于坐標測量機廣泛的的測量軟件之一.該軟件操作簡單方便,算法經德國物理研究院(PTB)認證.下面就簡單介紹下該軟件計算復合位置度的原理和方法.
    復合位置度的測量原理:上框格的位置度可以通過建立對應的坐標系,軟件很好實現,比較麻煩的主要是下框格的位置度。因為下框格的基準不是固定的,軟件中通過擬合每個孔建立擬合后的坐標系進行判定,由于每個孔都參與了坐標系的擬合,所以各個孔之間的相對位置關系在坐標系中得以體現。
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                                圖四
測量步驟:
① 根據基準體系及確定被測要素的理論正確位置的兩個理論正確尺寸的方向建立坐標系,使該坐標系的某兩軸方向平行于理論正確尺寸的方向,基準點為原點并保存。
② 測量被測要素(結果中理論值為理論正確尺寸)生成結果。注意:被測元素同為圓或同為圓柱。
③ 打開復合位置度界面如(圖四)所示。
將被測元素拖入到測量元素欄中,分別輸入PLTZF和FRTZF中的公差。
④ 設置對應被測元素和基準元素的公差規則、擴展公差評定和名稱,設置完成后點擊“確定”按鈕。
⑤ 生成復合位置度結果。上下層結果分別為無公差規則實體補償的結果和有實體補償的結果。A為旋轉量,T1T2分別為平移量。
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小結

    隨著制造業的發展,三坐標的應用已經越來越廣泛,操作越來越人性化,精度越來越高,軟件功能越來越強大,三坐標已經不僅僅滿足于日常的幾何量測量,像AC-DMIS中的齒輪測量、、蝸輪蝸桿測量、葉片測量、凸輪測量、螺紋測量、樣板測量等等已經廣泛地應用到到了航空航天,汽車,高鐵等各個領域。
              

參考文獻
 

1. 趙則祥 張雪松《國外幾何公差標準釋義》-北京:中國標準出版社,2008
2. 甘永立 《幾何量公差與檢測》-7版。-上海:上?茖W技術出版社.2005.7
3. AC-DMIS 5.1.39軟件說明  -西安德翼軟件有限公司,2012
4. GD&T   ASME Y14.5 M  -2009
5. GB/T1182-1996

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