測(cè)量技術(shù)在機(jī)械制造與大型機(jī)械安裝中的應(yīng)用

王江曼

（貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 凱里 556000）

機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)已逐漸向現(xiàn)代化、精細(xì)化模式轉(zhuǎn)變，其中各類零部件產(chǎn)品的生產(chǎn)與制造也越來(lái)越嚴(yán)格，測(cè)量技術(shù)的成本支出在制造中的比重也在隨之不斷提高，如今很多高精密性零部件制造體系中，其成本可高達(dá)30%左右，在機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中越發(fā)重要。大型機(jī)械安裝同樣尤為重視測(cè)量技術(shù)的合理應(yīng)用，大量緊密零部件如果未經(jīng)精確測(cè)量，很難保證整體安裝的精密性，進(jìn)而造成大型機(jī)械無(wú)法正常運(yùn)行；實(shí)際安裝中一般多會(huì)以測(cè)量技術(shù)完成精確放樣，對(duì)其中各類問(wèn)題嚴(yán)格要求，確保關(guān)鍵部位零部件位置準(zhǔn)確，由此可見，測(cè)量技術(shù)在機(jī)械制造及安裝應(yīng)用等領(lǐng)域中均具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1 測(cè)量技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

1.1 離線測(cè)量技術(shù)

作為當(dāng)下應(yīng)用仍最為廣泛的測(cè)量技術(shù)，其本身具有測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，而且很多零部件加工環(huán)節(jié)中并不用或無(wú)法采取在線測(cè)量技術(shù)，離線測(cè)量就此更具發(fā)展?jié)摿Γ悄壳岸囗?xiàng)零部件加工中的重要組成部分。離線測(cè)量技術(shù)在技術(shù)革新發(fā)展下已經(jīng)取得顯著優(yōu)化升級(jí)，以智能自動(dòng)化設(shè)備大大減少人工交互頻率，降低測(cè)量難度的同時(shí)也使測(cè)量精確性得以提升，完成加工環(huán)節(jié)之后將零部件固定在測(cè)量夾具中，通過(guò)專業(yè)測(cè)量設(shè)備對(duì)零部件加工性狀加以測(cè)量，傳統(tǒng)測(cè)量中所使用的卡尺等設(shè)備已被高精度、高自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備所取代[1]，在機(jī)械制造中更具應(yīng)用價(jià)值，具體有如下幾類常用技術(shù)：

（1）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。這類測(cè)量設(shè)備應(yīng)用原理比較簡(jiǎn)單，以坐標(biāo)為基礎(chǔ)而對(duì)零部件幾何參數(shù)加以測(cè)量，雖然不用測(cè)出具體參數(shù)值，但能通過(guò)對(duì)零部件各結(jié)構(gòu)點(diǎn)上坐標(biāo)位置的測(cè)量，將零部件置于虛擬空間模型中，以此對(duì)比檢測(cè)出零部件的形變誤差，所以單從測(cè)量零部件符合標(biāo)準(zhǔn)與否，該類測(cè)量設(shè)備更具應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅測(cè)量效率高，而且準(zhǔn)確性也相對(duì)更強(qiáng)，例如在汽車零部件生產(chǎn)中，外擴(kuò)尺寸測(cè)量就常會(huì)使用該類設(shè)備。

（2）激光干涉儀。不同于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，該類設(shè)備主要以激光為測(cè)量媒介而非數(shù)字信號(hào)，主要以邁克耳遜干涉系統(tǒng)以及各類配合使用的折射鏡、反射鏡等設(shè)備，對(duì)零部件外部幾何參數(shù)如長(zhǎng)度、角度、垂直度等各個(gè)方面加以測(cè)量，具有很強(qiáng)的精密性，同時(shí)在測(cè)量速度上也占有一定的優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械制造中同樣具有廣闊的應(yīng)用范圍，比如數(shù)控機(jī)床在使用中出現(xiàn)各種誤差問(wèn)題，使用激光干涉儀能對(duì)其中螺距誤差準(zhǔn)確測(cè)量并補(bǔ)償，不但能保證機(jī)床能正常運(yùn)行，而且可有效提高其位置精度。

（3）手持式掃描儀。同樣作為激光測(cè)量技術(shù)應(yīng)用下的參數(shù)采集設(shè)備，其所運(yùn)用的是激光測(cè)距原理，相比于激光干涉儀而言，這類測(cè)量設(shè)備更具高精度性，以高頻激光脈沖的應(yīng)用，能夠?qū)α悴考Y(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)展開如空間位置、紋理等多類信息內(nèi)容的測(cè)量，再加上其本身易攜帶、測(cè)量操作簡(jiǎn)便以及自動(dòng)化定位等多類優(yōu)勢(shì)，在如今很多行業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，比如在汽車生產(chǎn)制造匯總，零部件的之質(zhì)量檢測(cè)及修復(fù)工作就常使用到該類測(cè)量設(shè)備。

（4）工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)。這類測(cè)量系統(tǒng)是專用于機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的智能處理軟件，通過(guò)目標(biāo)量測(cè)以及系統(tǒng)處理而得出目標(biāo)參數(shù)內(nèi)容。該系統(tǒng)在測(cè)量中，會(huì)先從零部件不同角度對(duì)其展開各類圖像的拍攝，將多幅圖像導(dǎo)入系統(tǒng)中后，能以智能程序完成后方交會(huì)操作，對(duì)零部件中各處結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)三維坐標(biāo)加以控制，以此得出所測(cè)零部件三維幾何的標(biāo)準(zhǔn)性[2]；該測(cè)量系統(tǒng)就整體而言，主要應(yīng)用在大型機(jī)械組件的加工生產(chǎn)中，如輪船、飛機(jī)等，構(gòu)建整體組件的外結(jié)構(gòu)三維變量系統(tǒng)，能對(duì)其組件結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化狀況展開全面探究，準(zhǔn)確把控組件的標(biāo)準(zhǔn)性。

1.2 在線測(cè)量技術(shù)

離線測(cè)量技術(shù)雖在不斷優(yōu)化升級(jí)，但部分高精度要求的零部件生產(chǎn)中更需加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程中的管理，如果將其制造環(huán)節(jié)與測(cè)量環(huán)節(jié)分開，將會(huì)對(duì)零部件制造效率及制造精度造成嚴(yán)重影響，所以在線測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用更不能忽視，在零部件生產(chǎn)加工的同時(shí)也能對(duì)其精確度加以測(cè)量，以此提高機(jī)械制造效率。在線測(cè)量技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也有很多技術(shù)要點(diǎn)需要加以明確，因?yàn)榧庸ぶ圃飙h(huán)境相對(duì)而言更加復(fù)雜，過(guò)程中更容易存在各種問(wèn)題，亟需對(duì)此嚴(yán)加要求。

機(jī)械加工在線測(cè)量技術(shù)如今多集中在幾何參數(shù)的測(cè)量上，比如零部件的平面度、同軸度等等，能在過(guò)程中對(duì)零部件幾何參數(shù)嚴(yán)加要求，一旦出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)變化，就會(huì)立刻警示工作人員，以對(duì)加工設(shè)備數(shù)據(jù)加以調(diào)整，保證零部件加工質(zhì)量；這些測(cè)量項(xiàng)目如今多集中在車削、磨削、銑削等環(huán)節(jié)中，相對(duì)而言測(cè)量環(huán)境比較復(fù)雜，在線測(cè)量設(shè)備所用傳感器在選用時(shí)應(yīng)從充分考慮設(shè)備的抗干擾能力，尤其是在溫度方面，如果測(cè)量精度為其所干擾將很難保證測(cè)量有效性，因此要及早對(duì)測(cè)量環(huán)境加以明確，如果存在測(cè)量環(huán)境惡劣的情況，需對(duì)傳感器參數(shù)加以控制，并最好選用測(cè)量速度快的類型，比如電子式傳感器，雖然測(cè)量范圍小，但其穩(wěn)定性最好，在測(cè)量環(huán)境不佳時(shí)可選用該類設(shè)備，再如超聲波傳感器，雖然測(cè)量范圍廣，但容易受環(huán)境影響，所以需在傳感器選用時(shí)綜合考慮測(cè)量環(huán)境，以保證測(cè)量質(zhì)量[3]。

2 測(cè)量技術(shù)在大型機(jī)械安裝中的應(yīng)用

大型機(jī)械組件中涉及內(nèi)容較多，而且包括很多精細(xì)化零部件，必須嚴(yán)格測(cè)量技術(shù)才能保證機(jī)械安裝的科學(xué)合理，測(cè)量技術(shù)具體應(yīng)用可如下兩方面：

（1）水準(zhǔn)儀的合理應(yīng)用。水準(zhǔn)儀在大型機(jī)械安裝中應(yīng)用比較廣泛，比較多見的就是設(shè)備傾斜測(cè)量工作，很多零部件的安裝面并非水平，所以需要對(duì)傾斜面加以控制，具體可使用水準(zhǔn)儀布置在安裝傾斜面三個(gè)方向，由此三個(gè)方位分別進(jìn)行測(cè)量，即能準(zhǔn)確計(jì)算零部件安裝傾斜面的準(zhǔn)確性；再者，水準(zhǔn)儀還多應(yīng)用在零部件的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測(cè)量上，如標(biāo)高操作中就可使用水準(zhǔn)儀，配合水平儀等對(duì)所安裝零部件或組件設(shè)備標(biāo)高加以明確，具體測(cè)量時(shí)明確安裝設(shè)備上的兩點(diǎn)后，連接直線，隨后再進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)多次檢驗(yàn)，修正細(xì)小偏差，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（2）測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)同樣是大型機(jī)械安裝中的重要組成部分，在其中起到必要的測(cè)量基準(zhǔn)作用，特別一些采取分段、分區(qū)機(jī)械安裝模式的大型機(jī)械，更需注重控制網(wǎng)的準(zhǔn)確性，能在機(jī)械安裝的不同階段都予以測(cè)量基準(zhǔn)供應(yīng)；測(cè)量控制網(wǎng)中會(huì)使用精度在2μm 的電子經(jīng)緯儀和精度達(dá)到0.1μm 的電子水準(zhǔn)儀，通過(guò)這兩件測(cè)量設(shè)備的應(yīng)用能起到良好的測(cè)量基準(zhǔn)應(yīng)用效果，不過(guò)在實(shí)際布設(shè)時(shí)應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，使設(shè)備如內(nèi)外角、透鏡誤差等均能滿足質(zhì)量控制網(wǎng)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)精度[4]。

3 結(jié) 語(yǔ)

總之，機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用中尤為重視精密度，很多機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中的故障問(wèn)題發(fā)生多是因?yàn)榱悴考芏炔蛔銓?dǎo)致，造成嚴(yán)重的生產(chǎn)破壞與安全問(wèn)題，所以更需重視測(cè)量技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用中的價(jià)值發(fā)揮，合理選用各類測(cè)量技術(shù)，制定規(guī)范合理的測(cè)量方案，確保各零部件設(shè)計(jì)、制造及安裝中的高精確性，以此減少應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題；目前測(cè)量技術(shù)均發(fā)揮著有效測(cè)量效果，但還存在不少精度不足、應(yīng)用不規(guī)范等問(wèn)題，需進(jìn)一步加強(qiáng)測(cè)量技術(shù)的優(yōu)化，尤其是大型機(jī)械安裝中，更需構(gòu)建全過(guò)程測(cè)量管理體系，確保零部件安裝有效完成。