三坐標(biāo)測量在新品研發(fā)中的應(yīng)用

劉月玲

摘 要 三坐標(biāo)測量機(jī)作為一種高精度的通用測量設(shè)備已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展歷史，它不僅可以進(jìn)行零件和部件的尺寸、形狀及位置的檢測，同時(shí)也是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝、機(jī)械加工是否合理的最有效的手段。由于在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，也越來越受到生產(chǎn)型企業(yè)的重視。

關(guān)鍵詞 三坐標(biāo)測量；新品；應(yīng)用

中圖分類號：TH721 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0092-02

在20世紀(jì)90年代以后，隨著我國汽車工業(yè)大量引進(jìn)國外汽車制造技術(shù)，三坐標(biāo)測量機(jī)在我國汽車工業(yè)中也得到了迅速地引進(jìn)和使用，為我國汽車制造的高速發(fā)展起著巨大的作用。隨著制造技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的應(yīng)用，零件的加工質(zhì)量有了極大的提高，為切實(shí)保障零件的加工質(zhì)量，需要有快速可靠的測量設(shè)備與之配套；另一方面是由于電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為三坐標(biāo)測量機(jī)的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，三坐標(biāo)測量機(jī)已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制不可缺少的萬能測量設(shè)備。

作為機(jī)械制造企業(yè)，為適應(yīng)當(dāng)今制造技術(shù)的飛速發(fā)展，不斷引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備。尤其是數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了零件的加工水平和加工質(zhì)量。比如近年來研制生產(chǎn)的大型平板結(jié)構(gòu)件，是我廠某產(chǎn)品的核心零件，該零件屬多孔薄壁件，其上有數(shù)千個(gè)Φ1.2 mm長圓槽，零件極易變形，且每個(gè)槽的位置尺寸、大小和角度都各不相同，零件精度要求較高，給機(jī)械加工增加了難度。以往該零件根據(jù)使用要求外購，成本高、零件質(zhì)量又不理想。正是依托先進(jìn)的制造技術(shù)，使零件的精確加工制造已成為現(xiàn)實(shí)，在整個(gè)零件的生產(chǎn)制造過程中，要切實(shí)保障零件的加工質(zhì)量，就必須有相應(yīng)的測量技術(shù)手段。而三坐標(biāo)測量機(jī)是集精密測量技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高科技測量設(shè)備。它不僅可以進(jìn)行零件和部件的尺寸、形狀及相互位置的檢測，而且實(shí)現(xiàn)對加工的控制。所以三坐標(biāo)測量機(jī)為我廠的新品研發(fā)起到了舉足輕重的作用，為企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益是無可質(zhì)疑的。

1 三坐標(biāo)測量機(jī)是驗(yàn)證機(jī)械設(shè)計(jì)是否成功的依據(jù)

任何產(chǎn)品都是由若干零件組合而成的，一個(gè)產(chǎn)品的性能指標(biāo)的完成，最終要將總的性能指標(biāo)分解到每一個(gè)零件的技術(shù)要求上。驗(yàn)證一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否成功，就必須使每一個(gè)零件的所有技術(shù)要求（必然包括形位公差）經(jīng)檢驗(yàn)都達(dá)到了，說明這項(xiàng)設(shè)計(jì)獲得了成功，反之，如果每個(gè)零件檢查出各項(xiàng)技術(shù)要求達(dá)不到，而整機(jī)性能達(dá)到要求，就完全有理由證明設(shè)計(jì)是不成功的。而設(shè)計(jì)要改進(jìn)也必須根據(jù)零件檢測報(bào)告提供的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修改，否則修改無從下手。這在大型平板結(jié)構(gòu)件的研制生產(chǎn)中得到了有效的驗(yàn)證，如零件上數(shù)千個(gè)細(xì)縫的位置尺寸、大小和角度是設(shè)計(jì)人員依據(jù)整機(jī)性能要求，根據(jù)模擬仿真的效果，經(jīng)設(shè)計(jì)反復(fù)計(jì)算確定的理論尺寸。我們通過三坐標(biāo)測量再給出實(shí)際尺寸，在整機(jī)電性能測試時(shí)找出規(guī)律和誤差，從而確定細(xì)縫的正確尺寸及位置。這就減少了多次實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，大大提高了工作效率。正是基于三坐標(biāo)的報(bào)告，使設(shè)計(jì)在很短的時(shí)間里提出了改進(jìn)意見，經(jīng)過兩個(gè)批次的生產(chǎn)，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了優(yōu)良，大大縮短了研發(fā)周期。

2 三坐標(biāo)測量機(jī)是驗(yàn)證工藝設(shè)計(jì)是否成功的依據(jù)

工藝設(shè)計(jì)的目的是通過各種工藝制造過程，使制造出來的零件完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。工藝設(shè)計(jì)最困難的零件是那些形位公差要求高的零件，零件形位公差要求精度不同，工藝過程的設(shè)計(jì)是相差很大的。以大型平板結(jié)構(gòu)件的細(xì)縫加工來說，細(xì)縫尺寸約在1.2×10 mm的長圓槽，且每一個(gè)槽的位置和大小尺寸都不相同（見圖1），給加工帶來了難度。第一批加工時(shí)，用一把刀將長圓槽按尺寸銑到位，經(jīng)三坐標(biāo)測量發(fā)現(xiàn)所有圓槽的長度和寬度尺寸（即形狀公差）都超差。我們與數(shù)控編程技術(shù)人員分析，發(fā)現(xiàn)高速銑由于速度高在加工長圓槽時(shí)其圓弧部分總是加工不完全。在第二批加工時(shí)程序上又增加了一道精銑，即用第一把刀加工達(dá)尺寸，用第二把刀按原路徑重走一遍，目的是把第一把刀加工不完全的部分用第二把刀補(bǔ)充加工完整，雖然多花費(fèi)了時(shí)間，但零件尺寸達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，細(xì)縫的加工明顯得到改善，電性能參數(shù)達(dá)到優(yōu)良。另外對每個(gè)批次的原材料及前期處理所處狀態(tài)、機(jī)床現(xiàn)狀、所選刀具不同，在具體加工中為確保零件加工的合格率，我們對首件進(jìn)行檢測，為數(shù)控加工程序確定進(jìn)刀位置、刀具補(bǔ)償?shù)拇笮?、刀具磨損程度、分粗、細(xì)幾道工序等多方面細(xì)節(jié)入手，和工藝人員共同分析論證，最終確定加工方法，再進(jìn)行批量加工。因此，在機(jī)械制造業(yè)中，要設(shè)計(jì)某個(gè)精度，要加工到某個(gè)精度，首先要能有測試這個(gè)精度的手段，否則設(shè)計(jì)和加工便成了一句空話。

圖1

3 三坐標(biāo)測量機(jī)是提供零件質(zhì)量完整的依據(jù)

設(shè)計(jì)一個(gè)零件必然包括尺寸公差、形狀公差和位置公差三個(gè)方面，對尺寸公差使用普通長度量具便可實(shí)現(xiàn)檢測，而且工廠均配備有較完整的普通長度量具，對這項(xiàng)看得見摸得著的尺寸是不敢馬虎的。但對形位公差的檢測就完全不一樣了，因?yàn)榱慵男挝还钍瞧胀ㄩL度量具無法測量的，特別是對于大一點(diǎn)的箱體零件、殼體零件、盤類零件的形位公差檢具更是缺乏。以往形位公差是靠機(jī)床、靠工裝、靠工藝來保證，但保證到何種程度便成了一個(gè)未知數(shù)，形位公差的質(zhì)量是否保證成了“人治”，而不是“法治”。質(zhì)量合格與否的判定帶有很大的隨意性。一個(gè)零件如果只檢測了尺寸公差合格，不檢查形位公差是否合格，是不能判斷該零件質(zhì)量一定合格的。而三坐標(biāo)測量機(jī)恰恰對零件的形位公差檢測是強(qiáng)項(xiàng)。它的特點(diǎn)是高精度（可達(dá)μm級）、高效率，對形位公差的檢測時(shí)在一次安裝中完成，對工件不需進(jìn)行特殊調(diào)整，只要簡單地調(diào)用所對應(yīng)的軟件就能完成各種尺寸公差和形位公差的測量任務(wù)，這些都是傳統(tǒng)測量技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的功能。（見圖2）

因此，三坐標(biāo)測量與機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)共為機(jī)械工程的三大技術(shù)支柱，三者互相依存，密切相關(guān)，缺一不可。如果一個(gè)機(jī)械制造企業(yè)，特別是生產(chǎn)高精度零件的廠，沒有三坐標(biāo)測量機(jī)便沒有基本手段為機(jī)械設(shè)計(jì)提供客觀根據(jù)，便沒有基本手段確保實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)意圖，不能保證工藝過程的實(shí)現(xiàn)，不能認(rèn)識工藝過程規(guī)律和改進(jìn)發(fā)展工藝方法。所以，采用先進(jìn)的信息化數(shù)字測量技術(shù)和產(chǎn)品來迅速提升機(jī)械制造業(yè)水平，是當(dāng)前一個(gè)重要的發(fā)展方向。

圖2

作為三坐標(biāo)測量，我們在新品開發(fā)過程中，不能只作為檢驗(yàn)零件結(jié)果的常規(guī)，應(yīng)充分發(fā)揮三坐標(biāo)測量機(jī)的擴(kuò)展功能?，F(xiàn)代三坐標(biāo)測量機(jī)不僅能在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測量，而且可以通過與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對加工的控制，并且還可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)反求工程，使三坐標(biāo)測量機(jī)的功效得到充分的發(fā)揮和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王植槐，等.汽車制造檢測技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社，2000.

[2]孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[3]黃長藝，等.機(jī)械工程測量與試驗(yàn)技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000

[4]費(fèi)業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)處理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[5]梁榮茗.三坐標(biāo)測量機(jī)的設(shè)計(jì)、使用、維修與檢定[M].中國計(jì)量出版社，2001.

[6]王昊.三坐標(biāo)測量技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程，2005（07）.endprint

摘 要 三坐標(biāo)測量機(jī)作為一種高精度的通用測量設(shè)備已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展歷史，它不僅可以進(jìn)行零件和部件的尺寸、形狀及位置的檢測，同時(shí)也是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝、機(jī)械加工是否合理的最有效的手段。由于在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，也越來越受到生產(chǎn)型企業(yè)的重視。

關(guān)鍵詞 三坐標(biāo)測量；新品；應(yīng)用

中圖分類號：TH721 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0092-02

在20世紀(jì)90年代以后，隨著我國汽車工業(yè)大量引進(jìn)國外汽車制造技術(shù)，三坐標(biāo)測量機(jī)在我國汽車工業(yè)中也得到了迅速地引進(jìn)和使用，為我國汽車制造的高速發(fā)展起著巨大的作用。隨著制造技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的應(yīng)用，零件的加工質(zhì)量有了極大的提高，為切實(shí)保障零件的加工質(zhì)量，需要有快速可靠的測量設(shè)備與之配套；另一方面是由于電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為三坐標(biāo)測量機(jī)的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，三坐標(biāo)測量機(jī)已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制不可缺少的萬能測量設(shè)備。

作為機(jī)械制造企業(yè)，為適應(yīng)當(dāng)今制造技術(shù)的飛速發(fā)展，不斷引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備。尤其是數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了零件的加工水平和加工質(zhì)量。比如近年來研制生產(chǎn)的大型平板結(jié)構(gòu)件，是我廠某產(chǎn)品的核心零件，該零件屬多孔薄壁件，其上有數(shù)千個(gè)Φ1.2 mm長圓槽，零件極易變形，且每個(gè)槽的位置尺寸、大小和角度都各不相同，零件精度要求較高，給機(jī)械加工增加了難度。以往該零件根據(jù)使用要求外購，成本高、零件質(zhì)量又不理想。正是依托先進(jìn)的制造技術(shù)，使零件的精確加工制造已成為現(xiàn)實(shí)，在整個(gè)零件的生產(chǎn)制造過程中，要切實(shí)保障零件的加工質(zhì)量，就必須有相應(yīng)的測量技術(shù)手段。而三坐標(biāo)測量機(jī)是集精密測量技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高科技測量設(shè)備。它不僅可以進(jìn)行零件和部件的尺寸、形狀及相互位置的檢測，而且實(shí)現(xiàn)對加工的控制。所以三坐標(biāo)測量機(jī)為我廠的新品研發(fā)起到了舉足輕重的作用，為企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益是無可質(zhì)疑的。

1 三坐標(biāo)測量機(jī)是驗(yàn)證機(jī)械設(shè)計(jì)是否成功的依據(jù)

任何產(chǎn)品都是由若干零件組合而成的，一個(gè)產(chǎn)品的性能指標(biāo)的完成，最終要將總的性能指標(biāo)分解到每一個(gè)零件的技術(shù)要求上。驗(yàn)證一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否成功，就必須使每一個(gè)零件的所有技術(shù)要求（必然包括形位公差）經(jīng)檢驗(yàn)都達(dá)到了，說明這項(xiàng)設(shè)計(jì)獲得了成功，反之，如果每個(gè)零件檢查出各項(xiàng)技術(shù)要求達(dá)不到，而整機(jī)性能達(dá)到要求，就完全有理由證明設(shè)計(jì)是不成功的。而設(shè)計(jì)要改進(jìn)也必須根據(jù)零件檢測報(bào)告提供的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修改，否則修改無從下手。這在大型平板結(jié)構(gòu)件的研制生產(chǎn)中得到了有效的驗(yàn)證，如零件上數(shù)千個(gè)細(xì)縫的位置尺寸、大小和角度是設(shè)計(jì)人員依據(jù)整機(jī)性能要求，根據(jù)模擬仿真的效果，經(jīng)設(shè)計(jì)反復(fù)計(jì)算確定的理論尺寸。我們通過三坐標(biāo)測量再給出實(shí)際尺寸，在整機(jī)電性能測試時(shí)找出規(guī)律和誤差，從而確定細(xì)縫的正確尺寸及位置。這就減少了多次實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，大大提高了工作效率。正是基于三坐標(biāo)的報(bào)告，使設(shè)計(jì)在很短的時(shí)間里提出了改進(jìn)意見，經(jīng)過兩個(gè)批次的生產(chǎn)，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了優(yōu)良，大大縮短了研發(fā)周期。

2 三坐標(biāo)測量機(jī)是驗(yàn)證工藝設(shè)計(jì)是否成功的依據(jù)

工藝設(shè)計(jì)的目的是通過各種工藝制造過程，使制造出來的零件完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。工藝設(shè)計(jì)最困難的零件是那些形位公差要求高的零件，零件形位公差要求精度不同，工藝過程的設(shè)計(jì)是相差很大的。以大型平板結(jié)構(gòu)件的細(xì)縫加工來說，細(xì)縫尺寸約在1.2×10 mm的長圓槽，且每一個(gè)槽的位置和大小尺寸都不相同（見圖1），給加工帶來了難度。第一批加工時(shí)，用一把刀將長圓槽按尺寸銑到位，經(jīng)三坐標(biāo)測量發(fā)現(xiàn)所有圓槽的長度和寬度尺寸（即形狀公差）都超差。我們與數(shù)控編程技術(shù)人員分析，發(fā)現(xiàn)高速銑由于速度高在加工長圓槽時(shí)其圓弧部分總是加工不完全。在第二批加工時(shí)程序上又增加了一道精銑，即用第一把刀加工達(dá)尺寸，用第二把刀按原路徑重走一遍，目的是把第一把刀加工不完全的部分用第二把刀補(bǔ)充加工完整，雖然多花費(fèi)了時(shí)間，但零件尺寸達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，細(xì)縫的加工明顯得到改善，電性能參數(shù)達(dá)到優(yōu)良。另外對每個(gè)批次的原材料及前期處理所處狀態(tài)、機(jī)床現(xiàn)狀、所選刀具不同，在具體加工中為確保零件加工的合格率，我們對首件進(jìn)行檢測，為數(shù)控加工程序確定進(jìn)刀位置、刀具補(bǔ)償?shù)拇笮?、刀具磨損程度、分粗、細(xì)幾道工序等多方面細(xì)節(jié)入手，和工藝人員共同分析論證，最終確定加工方法，再進(jìn)行批量加工。因此，在機(jī)械制造業(yè)中，要設(shè)計(jì)某個(gè)精度，要加工到某個(gè)精度，首先要能有測試這個(gè)精度的手段，否則設(shè)計(jì)和加工便成了一句空話。

圖1

3 三坐標(biāo)測量機(jī)是提供零件質(zhì)量完整的依據(jù)

設(shè)計(jì)一個(gè)零件必然包括尺寸公差、形狀公差和位置公差三個(gè)方面，對尺寸公差使用普通長度量具便可實(shí)現(xiàn)檢測，而且工廠均配備有較完整的普通長度量具，對這項(xiàng)看得見摸得著的尺寸是不敢馬虎的。但對形位公差的檢測就完全不一樣了，因?yàn)榱慵男挝还钍瞧胀ㄩL度量具無法測量的，特別是對于大一點(diǎn)的箱體零件、殼體零件、盤類零件的形位公差檢具更是缺乏。以往形位公差是靠機(jī)床、靠工裝、靠工藝來保證，但保證到何種程度便成了一個(gè)未知數(shù)，形位公差的質(zhì)量是否保證成了“人治”，而不是“法治”。質(zhì)量合格與否的判定帶有很大的隨意性。一個(gè)零件如果只檢測了尺寸公差合格，不檢查形位公差是否合格，是不能判斷該零件質(zhì)量一定合格的。而三坐標(biāo)測量機(jī)恰恰對零件的形位公差檢測是強(qiáng)項(xiàng)。它的特點(diǎn)是高精度（可達(dá)μm級）、高效率，對形位公差的檢測時(shí)在一次安裝中完成，對工件不需進(jìn)行特殊調(diào)整，只要簡單地調(diào)用所對應(yīng)的軟件就能完成各種尺寸公差和形位公差的測量任務(wù)，這些都是傳統(tǒng)測量技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的功能。（見圖2）

因此，三坐標(biāo)測量與機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)共為機(jī)械工程的三大技術(shù)支柱，三者互相依存，密切相關(guān)，缺一不可。如果一個(gè)機(jī)械制造企業(yè)，特別是生產(chǎn)高精度零件的廠，沒有三坐標(biāo)測量機(jī)便沒有基本手段為機(jī)械設(shè)計(jì)提供客觀根據(jù)，便沒有基本手段確保實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)意圖，不能保證工藝過程的實(shí)現(xiàn)，不能認(rèn)識工藝過程規(guī)律和改進(jìn)發(fā)展工藝方法。所以，采用先進(jìn)的信息化數(shù)字測量技術(shù)和產(chǎn)品來迅速提升機(jī)械制造業(yè)水平，是當(dāng)前一個(gè)重要的發(fā)展方向。

圖2

作為三坐標(biāo)測量，我們在新品開發(fā)過程中，不能只作為檢驗(yàn)零件結(jié)果的常規(guī)，應(yīng)充分發(fā)揮三坐標(biāo)測量機(jī)的擴(kuò)展功能?，F(xiàn)代三坐標(biāo)測量機(jī)不僅能在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測量，而且可以通過與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對加工的控制，并且還可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)反求工程，使三坐標(biāo)測量機(jī)的功效得到充分的發(fā)揮和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王植槐，等.汽車制造檢測技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社，2000.

[2]孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[3]黃長藝，等.機(jī)械工程測量與試驗(yàn)技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000

[4]費(fèi)業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)處理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[5]梁榮茗.三坐標(biāo)測量機(jī)的設(shè)計(jì)、使用、維修與檢定[M].中國計(jì)量出版社，2001.

[6]王昊.三坐標(biāo)測量技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造工程，2005（07）.endprint

摘 要 三坐標(biāo)測量機(jī)作為一種高精度的通用測量設(shè)備已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展歷史，它不僅可以進(jìn)行零件和部件的尺寸、形狀及位置的檢測，同時(shí)也是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、工藝、機(jī)械加工是否合理的最有效的手段。由于在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，也越來越受到生產(chǎn)型企業(yè)的重視。

關(guān)鍵詞 三坐標(biāo)測量；新品；應(yīng)用

中圖分類號：TH721 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0092-02

在20世紀(jì)90年代以后，隨著我國汽車工業(yè)大量引進(jìn)國外汽車制造技術(shù)，三坐標(biāo)測量機(jī)在我國汽車工業(yè)中也得到了迅速地引進(jìn)和使用，為我國汽車制造的高速發(fā)展起著巨大的作用。隨著制造技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)的應(yīng)用，零件的加工質(zhì)量有了極大的提高，為切實(shí)保障零件的加工質(zhì)量，需要有快速可靠的測量設(shè)備與之配套；另一方面是由于電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的發(fā)展為三坐標(biāo)測量機(jī)的產(chǎn)生提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，三坐標(biāo)測量機(jī)已廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、汽車工業(yè)、電子工業(yè)、航空航天工業(yè)和國防工業(yè)等各部門，成為現(xiàn)代工業(yè)檢測和質(zhì)量控制不可缺少的萬能測量設(shè)備。

作為機(jī)械制造企業(yè)，為適應(yīng)當(dāng)今制造技術(shù)的飛速發(fā)展，不斷引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備。尤其是數(shù)字控制技術(shù)以及精密加工技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了零件的加工水平和加工質(zhì)量。比如近年來研制生產(chǎn)的大型平板結(jié)構(gòu)件，是我廠某產(chǎn)品的核心零件，該零件屬多孔薄壁件，其上有數(shù)千個(gè)Φ1.2 mm長圓槽，零件極易變形，且每個(gè)槽的位置尺寸、大小和角度都各不相同，零件精度要求較高，給機(jī)械加工增加了難度。以往該零件根據(jù)使用要求外購，成本高、零件質(zhì)量又不理想。正是依托先進(jìn)的制造技術(shù)，使零件的精確加工制造已成為現(xiàn)實(shí)，在整個(gè)零件的生產(chǎn)制造過程中，要切實(shí)保障零件的加工質(zhì)量，就必須有相應(yīng)的測量技術(shù)手段。而三坐標(biāo)測量機(jī)是集精密測量技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高科技測量設(shè)備。它不僅可以進(jìn)行零件和部件的尺寸、形狀及相互位置的檢測，而且實(shí)現(xiàn)對加工的控制。所以三坐標(biāo)測量機(jī)為我廠的新品研發(fā)起到了舉足輕重的作用，為企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效益是無可質(zhì)疑的。

1 三坐標(biāo)測量機(jī)是驗(yàn)證機(jī)械設(shè)計(jì)是否成功的依據(jù)

任何產(chǎn)品都是由若干零件組合而成的，一個(gè)產(chǎn)品的性能指標(biāo)的完成，最終要將總的性能指標(biāo)分解到每一個(gè)零件的技術(shù)要求上。驗(yàn)證一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否成功，就必須使每一個(gè)零件的所有技術(shù)要求（必然包括形位公差）經(jīng)檢驗(yàn)都達(dá)到了，說明這項(xiàng)設(shè)計(jì)獲得了成功，反之，如果每個(gè)零件檢查出各項(xiàng)技術(shù)要求達(dá)不到，而整機(jī)性能達(dá)到要求，就完全有理由證明設(shè)計(jì)是不成功的。而設(shè)計(jì)要改進(jìn)也必須根據(jù)零件檢測報(bào)告提供的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修改，否則修改無從下手。這在大型平板結(jié)構(gòu)件的研制生產(chǎn)中得到了有效的驗(yàn)證，如零件上數(shù)千個(gè)細(xì)縫的位置尺寸、大小和角度是設(shè)計(jì)人員依據(jù)整機(jī)性能要求，根據(jù)模擬仿真的效果，經(jīng)設(shè)計(jì)反復(fù)計(jì)算確定的理論尺寸。我們通過三坐標(biāo)測量再給出實(shí)際尺寸，在整機(jī)電性能測試時(shí)找出規(guī)律和誤差，從而確定細(xì)縫的正確尺寸及位置。這就減少了多次實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)，大大提高了工作效率。正是基于三坐標(biāo)的報(bào)告，使設(shè)計(jì)在很短的時(shí)間里提出了改進(jìn)意見，經(jīng)過兩個(gè)批次的生產(chǎn)，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到了優(yōu)良，大大縮短了研發(fā)周期。

2 三坐標(biāo)測量機(jī)是驗(yàn)證工藝設(shè)計(jì)是否成功的依據(jù)

工藝設(shè)計(jì)的目的是通過各種工藝制造過程，使制造出來的零件完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。工藝設(shè)計(jì)最困難的零件是那些形位公差要求高的零件，零件形位公差要求精度不同，工藝過程的設(shè)計(jì)是相差很大的。以大型平板結(jié)構(gòu)件的細(xì)縫加工來說，細(xì)縫尺寸約在1.2×10 mm的長圓槽，且每一個(gè)槽的位置和大小尺寸都不相同（見圖1），給加工帶來了難度。第一批加工時(shí)，用一把刀將長圓槽按尺寸銑到位，經(jīng)三坐標(biāo)測量發(fā)現(xiàn)所有圓槽的長度和寬度尺寸（即形狀公差）都超差。我們與數(shù)控編程技術(shù)人員分析，發(fā)現(xiàn)高速銑由于速度高在加工長圓槽時(shí)其圓弧部分總是加工不完全。在第二批加工時(shí)程序上又增加了一道精銑，即用第一把刀加工達(dá)尺寸，用第二把刀按原路徑重走一遍，目的是把第一把刀加工不完全的部分用第二把刀補(bǔ)充加工完整，雖然多花費(fèi)了時(shí)間，但零件尺寸達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，細(xì)縫的加工明顯得到改善，電性能參數(shù)達(dá)到優(yōu)良。另外對每個(gè)批次的原材料及前期處理所處狀態(tài)、機(jī)床現(xiàn)狀、所選刀具不同，在具體加工中為確保零件加工的合格率，我們對首件進(jìn)行檢測，為數(shù)控加工程序確定進(jìn)刀位置、刀具補(bǔ)償?shù)拇笮?、刀具磨損程度、分粗、細(xì)幾道工序等多方面細(xì)節(jié)入手，和工藝人員共同分析論證，最終確定加工方法，再進(jìn)行批量加工。因此，在機(jī)械制造業(yè)中，要設(shè)計(jì)某個(gè)精度，要加工到某個(gè)精度，首先要能有測試這個(gè)精度的手段，否則設(shè)計(jì)和加工便成了一句空話。

圖1

3 三坐標(biāo)測量機(jī)是提供零件質(zhì)量完整的依據(jù)

設(shè)計(jì)一個(gè)零件必然包括尺寸公差、形狀公差和位置公差三個(gè)方面，對尺寸公差使用普通長度量具便可實(shí)現(xiàn)檢測，而且工廠均配備有較完整的普通長度量具，對這項(xiàng)看得見摸得著的尺寸是不敢馬虎的。但對形位公差的檢測就完全不一樣了，因?yàn)榱慵男挝还钍瞧胀ㄩL度量具無法測量的，特別是對于大一點(diǎn)的箱體零件、殼體零件、盤類零件的形位公差檢具更是缺乏。以往形位公差是靠機(jī)床、靠工裝、靠工藝來保證，但保證到何種程度便成了一個(gè)未知數(shù)，形位公差的質(zhì)量是否保證成了“人治”，而不是“法治”。質(zhì)量合格與否的判定帶有很大的隨意性。一個(gè)零件如果只檢測了尺寸公差合格，不檢查形位公差是否合格，是不能判斷該零件質(zhì)量一定合格的。而三坐標(biāo)測量機(jī)恰恰對零件的形位公差檢測是強(qiáng)項(xiàng)。它的特點(diǎn)是高精度（可達(dá)μm級）、高效率，對形位公差的檢測時(shí)在一次安裝中完成，對工件不需進(jìn)行特殊調(diào)整，只要簡單地調(diào)用所對應(yīng)的軟件就能完成各種尺寸公差和形位公差的測量任務(wù)，這些都是傳統(tǒng)測量技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的功能。（見圖2）

因此，三坐標(biāo)測量與機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)共為機(jī)械工程的三大技術(shù)支柱，三者互相依存，密切相關(guān)，缺一不可。如果一個(gè)機(jī)械制造企業(yè)，特別是生產(chǎn)高精度零件的廠，沒有三坐標(biāo)測量機(jī)便沒有基本手段為機(jī)械設(shè)計(jì)提供客觀根據(jù)，便沒有基本手段確保實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)意圖，不能保證工藝過程的實(shí)現(xiàn)，不能認(rèn)識工藝過程規(guī)律和改進(jìn)發(fā)展工藝方法。所以，采用先進(jìn)的信息化數(shù)字測量技術(shù)和產(chǎn)品來迅速提升機(jī)械制造業(yè)水平，是當(dāng)前一個(gè)重要的發(fā)展方向。

圖2

作為三坐標(biāo)測量，我們在新品開發(fā)過程中，不能只作為檢驗(yàn)零件結(jié)果的常規(guī)，應(yīng)充分發(fā)揮三坐標(biāo)測量機(jī)的擴(kuò)展功能。現(xiàn)代三坐標(biāo)測量機(jī)不僅能在計(jì)算機(jī)控制下完成各種復(fù)雜測量，而且可以通過與數(shù)控機(jī)床交換信息，實(shí)現(xiàn)對加工的控制，并且還可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)反求工程，使三坐標(biāo)測量機(jī)的功效得到充分的發(fā)揮和應(yīng)用。

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