機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測課件：坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測

坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容1、建立工件坐標(biāo)系的七大原則：選擇測量基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)按使用基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)的順序來考慮。當(dāng)上述基準(zhǔn)不能為測量所用時(shí)，可考慮采用等效的或效果接近的過渡基準(zhǔn)作為測量基準(zhǔn)。選擇面積或長度足夠大的元素作定向基準(zhǔn)。選擇設(shè)計(jì)及加工精度高的元素作為基準(zhǔn)。注意基準(zhǔn)的順序及各個(gè)基準(zhǔn)在建立工件坐標(biāo)系時(shí)所起的作用?？刹捎没鶞?zhǔn)目標(biāo)或模擬基準(zhǔn)。注意減小因基準(zhǔn)元素測量誤差造成的工件坐標(biāo)系偏差。2、坐標(biāo)系的分類：坐標(biāo)系機(jī)械坐標(biāo)系（固定的）工件坐標(biāo)系（靈活性的）坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測直角坐標(biāo)系（XYZ坐標(biāo)）極坐標(biāo)系（RAH坐標(biāo)）內(nèi)容3、工件坐標(biāo)系的種類：工件位置找正（有/無三維模型都可以滿足測量）,主要是應(yīng)用規(guī)則的幾何元素建立工件坐標(biāo)系。RPS找正（需要三維模型）：RPS找正建立零件坐標(biāo)系主要應(yīng)用在PCS的原點(diǎn)不在工件本身、或無法找到相應(yīng)的基準(zhǔn)元素（如面、孔、線等）來確定軸向或原點(diǎn)，多為曲面薄壁、板金類零件（汽車、飛機(jī)的配件，這類零件的坐標(biāo)系多在車身或機(jī)身上）。三個(gè)中心點(diǎn)找正（需要三維模型）：主要針對(duì)一些特殊工件需用三個(gè)中心點(diǎn)找正滿足建立坐標(biāo)系。曲面321找正（必需有三維模型）：曲面321找正建立零件坐標(biāo)系主要應(yīng)用在PCS的原點(diǎn)不在工件本身、或無法找到相應(yīng)的基準(zhǔn)元素（如面、孔、線等）來確定軸向或原點(diǎn)，多為曲面薄臂、板金類零件《汽車、飛機(jī)的配件，這類零件的坐標(biāo)系多在車身或機(jī)身上》。最佳擬合（需要三維模型）

，使用最少4個(gè)點(diǎn)性元素（點(diǎn)、圓、橢圓、方槽、圓槽）進(jìn)行最佳擬合建立坐標(biāo)系并且將參與擬合的元素結(jié)果重新進(jìn)行評(píng)定。工件位置找正

RPS找正三個(gè)中心點(diǎn)找正（簡稱：三點(diǎn)找正）曲面321找正最佳擬合

坐標(biāo)系的五大類坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容工件位置找正（有或無三維模型都可以滿足測量）：工具欄的工件位置找正的圖標(biāo)：界面說明：保存坐標(biāo)系名稱；操作步驟信息；調(diào)出坐標(biāo)系名稱；元素名稱列表；空間旋轉(zhuǎn)軸向選擇；AIHGGFEDCBJK功能：應(yīng)用規(guī)則的幾何元素建立工件坐標(biāo)系。F.平面旋轉(zhuǎn)軸向選擇；G.指定角度平面旋轉(zhuǎn)；H.偏置的軸向選項(xiàng)；I.偏置的軸向偏置值；J.自動(dòng)建坐標(biāo)系；K.CAD=工件。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容保存坐標(biāo)系名稱：有保存才會(huì)有調(diào)出坐標(biāo)系名稱；坐標(biāo)系初始化：使當(dāng)前坐標(biāo)系恢復(fù)到機(jī)械坐標(biāo)系的狀態(tài)下（即調(diào)出機(jī)器坐標(biāo)系）；空間旋轉(zhuǎn)（空間找正）：屬于第一基準(zhǔn)（第一軸）；平面旋轉(zhuǎn)（軸向擺正）：屬于第二基準(zhǔn)（第二軸，是圍繞第一軸旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的第二軸）；偏置（原點(diǎn)設(shè)定）：屬于第三基準(zhǔn)（第三軸）；矢量元素（線元素）可以作空間旋轉(zhuǎn)平面旋轉(zhuǎn)點(diǎn)性元素：可以原點(diǎn)設(shè)定平面不管是作空間旋轉(zhuǎn)還是作平面旋轉(zhuǎn)都是以測針回退的方向來確定軸向的選擇目的:是把某一坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)到與該平面的法線平行。直線（軸線）不管是作空間旋轉(zhuǎn)還是作平面旋轉(zhuǎn)都是以某個(gè)軸線的夾角最小方向來確定軸向選擇(與某個(gè)軸平行就選擇某個(gè)軸的正方向）目的:把某一坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)到與該線平行。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容注意：有三維模型時(shí)，坐標(biāo)系必須與模型坐標(biāo)系一致。4、建立工件坐標(biāo)系的過程：必須遵守321法則321基準(zhǔn)平面基準(zhǔn)直線（軸線）基準(zhǔn)點(diǎn)

水平偏擺移動(dòng)空間旋轉(zhuǎn)（+Z）平面旋轉(zhuǎn)（+X/+Y）偏置（X/Y)遵守實(shí)體向外為正原則與某個(gè)軸的夾角最小就選擇某個(gè)軸設(shè)定零點(diǎn)位置

以測針回退的方向?yàn)闇?zhǔn)

無模型的前提選擇正方向(偏置剩下的另一條軸線）

（向量的正方向?yàn)檎┢肸軸偏置Y/X（設(shè)定原點(diǎn)位置）(偏置時(shí)與它垂直的另一條軸線)坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容例：利用已測平面、直線、圓建立坐標(biāo)系1、用上平面三個(gè)點(diǎn)確定一個(gè)平面，該平面的法線方向?yàn)閆軸負(fù)向2、測量平面上一條直線，用該直線方向作為X軸方向3、測量中心大圓，把該圓投影到上平面，其圓心就是坐標(biāo)原點(diǎn)。4、點(diǎn)擊坐標(biāo)系-工件位置找正5、將前述三個(gè)對(duì)象選中（用中鍵單擊或者左鍵選中拖曳）6、點(diǎn)擊初始化7、選中平面，在空間旋轉(zhuǎn)邊上的下拉表格選“-Z”，單擊“空間旋轉(zhuǎn)”。將平面外法線矢量做為第一軸Z軸。8、選中直線，旋轉(zhuǎn)到X，單擊“平面旋轉(zhuǎn)”，將直線作為第二軸X軸。9、選中圓，勾選X,Y,Z，單擊“偏置”，將圓心作為坐標(biāo)原點(diǎn)。至此，坐標(biāo)系已經(jīng)全部建好。單擊“坐標(biāo)系”-“顯示坐標(biāo)系”，可見到當(dāng)前建立的坐標(biāo)系。將上述投影圓選中，右鍵單擊“再現(xiàn)”，可以看到此圓的坐標(biāo)已轉(zhuǎn)換成新坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，為（0,0,0）坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容幾何公差：形狀與位置公差簡稱幾何公差。AC-DIMS軟件中可以處理的形狀與位置公差項(xiàng)目包括直線度、平面度、圓度、圓柱度、曲線輪廓度、曲面輪廓度、平行度、垂直度、傾斜度、對(duì)稱度、同軸度（同心度）、位置度、徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)。除形狀公差僅涉及被測要素自身之外，其他所有的幾何公差項(xiàng)目均涉及被測要素及其與基準(zhǔn)要素（或基準(zhǔn)體系）的關(guān)系。以下是幾何公差的標(biāo)識(shí)：坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容形狀公差：以獨(dú)立原則的方式進(jìn)行計(jì)算。1）直線度（N≥3點(diǎn))：功能：當(dāng)被測直線上的采點(diǎn)數(shù)多于（包括等于）三個(gè)時(shí)，即可對(duì)其直線度進(jìn)行評(píng)定。在AC-DMIS中，將直線度區(qū)分為兩種情況：即給定方向和任意方向，其公差帶分別為兩平行平面間的區(qū)域和圓柱面內(nèi)的區(qū)域。案例：簡單的求直線度：直接測量一條直線（N

≥3點(diǎn)）看形狀公差中F即可?；虼蜷_“直線度”的功能將直線求直線度（評(píng)定）。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容2）平面度（N≥4點(diǎn))：功能：當(dāng)被測平面上的采點(diǎn)數(shù)多于（包括等于）四個(gè)時(shí)，即可對(duì)其平面度進(jìn)行評(píng)定。要求：在平面的最大范圍內(nèi)均勻的采點(diǎn)（多點(diǎn)）做平面，求平面度。測量方法：在被測平面上采多點(diǎn)，做平面。打開“平面度”的對(duì)話框（如圖標(biāo)）。將被測平面拖入“元素”的對(duì)話框內(nèi)，輸入圖紙給定的公差，點(diǎn)擊確定。求出平面度。

注意：

若需要輸出結(jié)果并顯示單點(diǎn)偏差和形狀誤差的圖形，在相應(yīng)的項(xiàng)目前打勾即可。

平面度只有一種情況，其公差帶為兩平行平面間的區(qū)域。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容3）圓度（N≥4點(diǎn))：功能：當(dāng)被測圓上的采點(diǎn)數(shù)多于≥4點(diǎn)，即可對(duì)其圓度進(jìn)行評(píng)定。要求：在圓周上均勻的采點(diǎn)（多點(diǎn)）做圓，求圓度。測量方法：在被測圓周上均勻采點(diǎn)（多點(diǎn)），做圓。打開“圓度”的對(duì)話框（如圖標(biāo)）。將圓拖入“元素”的對(duì)話框內(nèi)，確定公差要求，點(diǎn)擊確定。求出圓度。注意：若需要輸出結(jié)果并顯示單點(diǎn)偏差和形狀誤差的圖形，在相應(yīng)的項(xiàng)目前打勾即可。圓度只有一種情況，其公差帶為兩同心圓間的區(qū)域。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容4）圓柱度（N≥8點(diǎn))：功能：當(dāng)被測圓柱上的采點(diǎn)數(shù)多于（包括等于）八個(gè)時(shí)，即可對(duì)其圓柱度進(jìn)行評(píng)定。要求：最少要采兩個(gè)截面圓（兩層），上下采點(diǎn)一致，且在每個(gè)截面上均勻的采點(diǎn)（多點(diǎn)）做圓柱，求圓柱度。測量方法：在被測圓柱上均勻采點(diǎn)（多點(diǎn)），做圓柱。打開“圓柱度”的對(duì)話框（如圖標(biāo)）。將圓柱拖入“元素”的對(duì)話框內(nèi)，確定公差要求，確定。求出圓柱度。注意：若需要輸出結(jié)果并顯示單點(diǎn)偏差和形狀誤差的圖形，在相應(yīng)的項(xiàng)目前打勾即可。圓柱度只有一種情況，其公差帶為兩同軸圓柱間的區(qū)域。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容5、定向公差：功能:控制被測要素對(duì)基準(zhǔn)方向的誤差。1）平行度：界面介紹：名稱：可輸入定向公差元素的名稱或系統(tǒng)默認(rèn)命名。

公差：可輸入圖紙給定的公差值。輸出：“√”時(shí)，可輸出結(jié)果到報(bào)告中。

基準(zhǔn)元素：選擇作為基準(zhǔn)的幾何元素，此處最多可選3個(gè)基準(zhǔn)元素。

被測元素：需要計(jì)算評(píng)定的幾何元素。擴(kuò)展公差評(píng)定：選擇擴(kuò)展公差評(píng)定選項(xiàng)，則可輸入延伸長度。只對(duì)線（直線和軸線）能擴(kuò)展。公差規(guī)則選擇MMC或LMC，在生成結(jié)果和程序節(jié)點(diǎn)的名稱后自動(dòng)添加“-最大實(shí)體”或“-最小實(shí)體”。RFS表示獨(dú)立原則MMC表示最大實(shí)體原則LMC表示最小實(shí)體原則求平行度的元素平面與平面平面與直線（包括軸線）直線與直線（包括軸線）坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容

平行度：一般情況下是先測基準(zhǔn)元素，再測被測元素，求平行度。案例：求平面對(duì)圓柱軸線的平行度？測量方法：建立工件坐標(biāo)系，先測圓柱，并做為基準(zhǔn)元素，再測量平面做為被測元素，點(diǎn)擊“工具欄”或“菜單欄”上的“幾何公差”打開“平行度”的對(duì)話框，將圓柱和平面分別拖入相對(duì)應(yīng)的對(duì)話框內(nèi)，求出平行度。注意：先測量什么元素沒有關(guān)系，但求幾何公差時(shí)，不能將基準(zhǔn)與被測元素弄錯(cuò)。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容2）垂直度：一般情況下是先測基準(zhǔn)元素，再測被測元素，求垂直度？界面介紹：與平行度的界面一致。求垂直度的元素平面與平面平面與直線（包括軸線）直線與直線（包括軸線）案例：求B平面對(duì)A平面的垂直度。測量方法：建立工件坐標(biāo)系，先測量A平面并做為基準(zhǔn)元素，再測量B平面做被測元素，點(diǎn)擊“工具欄”或“菜單欄”上的“幾何公差”打開“垂直度”的對(duì)話框，將A平面與B平面分別拖入相對(duì)應(yīng)的對(duì)話框內(nèi)，求出垂直度。注意：先測量什么元素沒有關(guān)系，但求幾何公差時(shí)，不能將基準(zhǔn)與被測元素弄錯(cuò)。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容3）傾斜度：一般情況下先測基準(zhǔn)元素，再測被測元素，給定理論角度，求傾斜度？要求：必須輸入一個(gè)理論的角度，否則無法進(jìn)行運(yùn)算。界面介紹：與平行度的界面一致。求傾斜度的元素平面與平面平面與直線（包括軸線）直線與直線（包括軸線）當(dāng)?≠90°或0°（180°）時(shí)，成為斜度當(dāng)?=90°時(shí)，成為垂直度當(dāng)?=0°或180°時(shí)，成為平行度平行度和垂直度其實(shí)是傾斜度的演變。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容公差規(guī)則：RFS:獨(dú)立原則（相當(dāng)于將公差加嚴(yán)）MMC：最大實(shí)體原則（相當(dāng)于將公差放寬）LMC：最小實(shí)體原則（相當(dāng)于將公差放寬）6、定位公差定位公差的操作界面包括名稱、公差、基準(zhǔn)元素、被測元素、公差規(guī)則等。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容6、定位公差1）位置度：功能：用于控制被測要素（點(diǎn)、線、面）對(duì)基準(zhǔn)的位置誤差。根據(jù)零件的功能要求，位置度公差分為給定一個(gè)方向、給定兩個(gè)方向、任意方向三種。位置度點(diǎn)位置度線位置度面位置度復(fù)合位置度坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容2）同軸度：功能：用于控制軸類零件的被測軸線對(duì)基準(zhǔn)軸線的同軸誤差。其公差帶是直徑為公差值，且與基準(zhǔn)軸線同軸的圓柱面內(nèi)的區(qū)域。定義：被測圓柱軸線上所有的點(diǎn)都向基準(zhǔn)圓柱求距離，最大距離乘以2。注意：當(dāng)被測要素的實(shí)際位置到基準(zhǔn)要素的實(shí)際位置之間的距離與基準(zhǔn)要素的實(shí)際長度的比值較大時(shí)，同軸度的評(píng)定結(jié)果會(huì)因基準(zhǔn)要素的測量誤差產(chǎn)生較大的誤差，在此情況下，應(yīng)考慮技術(shù)要求的合理性以及選用其他更合理的基準(zhǔn)的可能性。當(dāng)被測要素與基準(zhǔn)要素為圓時(shí)，則同軸度變?yōu)槠涮乩亩?。分兩類一般情況：先測基準(zhǔn)元素，再測被測量元素，求同軸度。特殊情況：主要看配合間隙有多大（以裝配為主）。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容3）同心度：功能：用于控制軸類零件的被測圓的圓心對(duì)基準(zhǔn)圓的圓心的同心誤差。同心度的公差帶位于基準(zhǔn)直線(軸線)同心的圓內(nèi)的區(qū)域。

說明：在求同軸度時(shí)，當(dāng)基準(zhǔn)元素和被測元素的高度比較短小時(shí)，可轉(zhuǎn)換成同心度的方式進(jìn)行計(jì)算。坐標(biāo)系建立與幾何誤差檢測內(nèi)容4）對(duì)稱度：功能：用于控制被測要素中心平面（或軸線）的共勉（或共線）性誤差。

說明：基準(zhǔn)元素是一個(gè)，被測元素必需是兩個(gè)。求對(duì)稱度元素中心面對(duì)直線中心面對(duì)平面中心線對(duì)平面中心線對(duì)直線公差帶均為對(duì)稱于基準(zhǔn)（直線或平面）配置的兩個(gè)平行平面之間的區(qū)域。要求構(gòu)成被測中心線的兩條直線與基準(zhǔn)直線在同一個(gè)平面內(nèi)，其公差帶為對(duì)稱于基準(zhǔn)直線配置的兩條平行直線之間的區(qū)域。注意：被測元素在測量時(shí)，要求在構(gòu)成被測中心要素（直線或平面）的兩個(gè)輪廓要素（直線或平面）上采相同數(shù)量的測量點(diǎn)，否則點(diǎn)擊“確定”計(jì)算時(shí)會(huì)彈出“對(duì)稱元素測量點(diǎn)數(shù)不相等”提示信息，所以被測元素要求測量點(diǎn)數(shù)相等（即被