機(jī)械制造中的測量技術(shù)

1、 模具制造中的測量技術(shù) 檢測手段在模具中應(yīng)用的意義: 驗(yàn)證零部件在加工工藝上的精度要求; 保證模具的裝配狀態(tài); 嚴(yán)格控制成型件的廢品率; 檢測測量分類: 理論數(shù)據(jù)與實(shí)測數(shù)據(jù)對比判斷工件合格與否;(點(diǎn)的檢測點(diǎn) 位公差) 理論形狀與實(shí)測形狀對比判斷工件合格與否;(線或面的檢 測形位公差) 實(shí)物數(shù)據(jù)采樣(掃描,抄數(shù)) 1.1模具檢驗(yàn)常用的樣板 .樣板的分類 1）按照用途分類 有下料樣板、加工樣板、裝配劃線樣板和 裝配角度樣板等。在模具制造中，用的最多的是加工樣板。 2）按照空間形狀分類 有平面樣板、立體樣板(樣箱)。 3）按制作樣板的材料 有木材、薄鐵皮、油氈和紙板等。 樣板的應(yīng)用 用塞尺或透光目測

2、法檢查樣板與型腔表面的間隙 對于大、中型彎曲模的凸、凹模工作表面的曲線和折線用樣板控制 加工一些回轉(zhuǎn)體的模具零件（如車削），其形狀和尺寸可由樣 板檢驗(yàn) 輪廓樣板常常用于常規(guī)機(jī)械加工前，在復(fù)雜型面（壓鑄模、塑料模）上的劃線， 也可以用于鉗工裝配修調(diào)模具鑲塊的檢驗(yàn) 1.2模具檢驗(yàn)常用的三維樣型 1.樣型和樣架 1）主模型 一些復(fù)雜三維曲面沖壓件設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)的原始依 據(jù) 工藝主模型是覆蓋件沖模制造中所用的各種模型和樣板的母模， 同時(shí)還可作凸模和壓邊圈仿形加工的靠模 2)工藝主模型 3)樣架 樣架即研修模型，是檢驗(yàn)凸模立體形面與工藝主模型 的一致性的量具，還可作凹模的仿銑靠模 4）投影樣板和斷面樣

3、板 投影樣板是根據(jù)所測零件有關(guān)輪廓投影到平面上的形狀和尺 寸制造的 5）立體樣板 立體樣板主要用于覆蓋件控制修邊模的曲面形狀和尺寸 2.檢具 它一般是塑料材質(zhì)，在汽車、拖拉機(jī)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用 。 分為：單件檢具、分總成檢具、總成檢具。 前者檢測單個制件的加工狀態(tài)，后二者檢測各個制件之 間的裝配狀態(tài)。 2模具零件檢驗(yàn)用的常規(guī)量具 2.1尺寸精度的常規(guī)測量工具 1.游標(biāo)量具 游標(biāo)量具分為游標(biāo)卡尺、游標(biāo)深度尺和游標(biāo)高度尺。 量值的整數(shù)部分從本尺上讀出，小數(shù)部分從游標(biāo)尺上讀出。 是利用光標(biāo)原理（主尺上的刻線間距和游標(biāo)尺上的線距之差） 來讀出小數(shù)部分 游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺能精確的測的工件的內(nèi)徑、外徑、高度、

4、深度、長度 等 深度卡尺 高度卡尺 深度卡尺用于測量工件 的深度尺寸、臺階高度 尺寸 高度卡尺主要用于工件 的高度測量和鉗工精密 劃線 2.千分尺 千分尺分為機(jī)械式千分尺和電子千分尺兩類 (相應(yīng)的也有 白分尺,原理一樣但精度低一個數(shù)量級 機(jī)械式千分尺是利用精密螺紋副原理測長的掌上型通用長度測 量工具。精密螺桿在螺母中每轉(zhuǎn)動一圈即沿軸線移動一個螺 距。用螺桿轉(zhuǎn)動的角度來表示移動的距離。 主要用于精密測量工件的外形尺寸,改變千分尺測量面形狀和 尺架等就可以制成不同用途的千分尺，例如有用于測量內(nèi)徑 螺紋中徑齒輪公法線或深度等的千分尺 3.測微儀（比較儀） 分為：機(jī)械式比較儀、光學(xué)比較儀和電學(xué)比較儀

5、測量時(shí)，先用量塊研合組成與被測基本尺寸相等的量塊組，再用 此量塊組使測微儀指針對零，然后換上被測工件，測微儀指針指 示的即為被測尺寸的偏差值。測微儀的測量精度高，主要用于高 精度的圓柱形、球形等零件的測量 4.量規(guī) 量規(guī)是一種沒有刻度的專用檢驗(yàn)工具，它的制造精度很高，量規(guī) 的測量值是確定的，不可調(diào) 有:光滑極限量規(guī),塞規(guī) ,卡規(guī)或環(huán)規(guī) ，高度量規(guī) 等，量規(guī)的一端按 被檢驗(yàn)零件的最小實(shí)體尺寸制造稱為止規(guī)，標(biāo)記為Z0；量規(guī)的另 一端按被檢驗(yàn)零件的最大尺寸制造稱為通規(guī)，標(biāo)記為T0 各種量規(guī) 5.塞尺 塞尺用于測量間隙尺寸。在檢驗(yàn)被測尺寸是否合格時(shí)，可以用通止 法或松緊程度判斷。塞尺一般最薄的為0.0

6、2毫米；最厚的為3毫米 塞尺 6.量塊 也叫塊規(guī)，常用到的定檢設(shè)備，測量面表面粗糙度很低，Ra 0.016微米，具有良好的研合性 ，可用于不同長度的組合測量， 通常在恒溫干燥度要求較高過的環(huán)境下保存。 成套塊規(guī) 2.2形位誤差的測量工具 1.水平儀 水平儀利用重力現(xiàn)象測量微小角度。除了用于測量機(jī)床或其它設(shè)備 導(dǎo)軌的直線度和工件平面的平面度外也常用在安裝機(jī)床或其它設(shè) 備時(shí)檢驗(yàn)其水平和垂直位置的正確與否。水平儀主要分為水平泡式 水平儀和電子水平儀兩類 水平泡式水平儀 電子水平儀 其工作原理是利用磁芯與繞阻之間的相對偏移角度 而發(fā)生電感量產(chǎn)生相應(yīng)的角度讀數(shù) 電感式電子水平儀工作原理 2.指示表 常用

7、的指示表有鐘表式百分表（分度值0.01mm）、鐘表式千分表 （分度值0.001 0.005mm）杠桿百分表（分度值0.01mm）和杠桿 千分表（分度值0.002mm）等類型 它常用于零件形狀和位置誤差以及小位移的長度測量 7.2.3角度和錐度的測量用具 1.角度樣板和錐度量塊 角度樣板 常用于檢驗(yàn)螺紋車刀、成型刀具及零件上斜面或倒角等,角度 樣板是用于檢驗(yàn)外錐體，是根據(jù)被測角度的兩個極限尺寸制成 的，因此有通端和止端之分 角度樣板示意圖 錐度量塊 能在兩個具有研合性的平面間形成準(zhǔn)確角度的量規(guī)。利用角度量 塊附件把不同角度的量塊組成需要的角度，常用于檢定角度樣板 和萬能角度尺等，也可用于直接測量

8、精密模具零件的角度 角度量塊 2.正弦尺 正弦尺是錐度測量常用量具,也可用于機(jī)床，在加工帶角度的零件 時(shí)用作精密定位。正弦規(guī)常用于測量小于45的角度 sin H /L 2.4表面粗糙度測量工具 1.表面粗糙度樣塊 是以目測比較法來判斷工件表面光潔度的工具，表面粗糙度樣塊 一般用于粗糙度較大的工件表面的近似評定 1）表面粗糙度樣塊的加工紋理方向及材料應(yīng)可能與被測零件相同， 否則易發(fā)生錯誤的判斷。 2）比較法多為目測，常用于評定低和中等粗糙度值，也可借助于 放大鏡Ra（0.41.6）m級用）、顯微鏡或?qū)Ｓ玫拇植诙缺容^ 顯微鏡進(jìn)行比較（Ra0.4m以下）。 需要注意： 2. 雙管顯微鏡 雙管顯微鏡是

9、根據(jù)光切法原理測量表面粗糙度的儀器，一般按Rz （也可按Rmax）評定Rz（501.6）m級的表面粗糙度。測量范 圍決定于物鏡的倍率，對大型模具零件與內(nèi)表面的粗糙度，可采 用印模法復(fù)制被測表面模型，再用雙管顯微鏡進(jìn)行測量 1-底座；2-工作臺緊固螺絲； 3、20-工作臺縱橫百分尺；4-工作臺； 5-V形塊；6-觀察管；7-目鏡測微計(jì)； 8-緊固螺釘；9-物鏡工作距離調(diào)節(jié)手 輪； 10-鏡管支架；11-支臂；12-立柱； 13-支臂鎖緊手柄；14-支臂升、降螺母； 15-照明管；16-物鏡焦距調(diào)節(jié)環(huán)； 17-光線投射位置調(diào)節(jié)螺釘； 18、19-可換物鏡 （1）原理 光源1發(fā)出的光，通過狹縫形成一

10、條扁平的帶狀光束，以45左右 的角度投射到被測表面上，調(diào)整儀器可使此投射光束自被測表面 反射后進(jìn)入斜置45的觀察光管，于是從目鏡中可看到一條凹凸 不平的亮帶（A向視圖中未打點(diǎn)的部分）。此亮帶即工件表面上被 照亮了的狹長部分的放大輪廓。測量出此亮帶的高度H（圖c）即可 求出被測表面上的實(shí)際不平度高度h 1-雙標(biāo)線;2-刻度筒; 3-可動分劃板;4-固定分劃板 a)目鏡千分尺 b 光切圖 c光路圖 （2）使用方法步驟 1）選取一對合適的物鏡分別安裝在兩鏡管的下端 2）接通光源。 3）把被測件放在工作臺上，若被測件不位于物鏡的正下方，則調(diào)整 工作臺，轉(zhuǎn)動支臂11進(jìn)行對準(zhǔn) 4）調(diào)整手輪9，使顯微鏡徐緩

11、下降，直至在被測表面上能看到扁平的 綠色光帶為止。光帶方向要與表面的加工痕跡垂直。 5）調(diào)整調(diào)節(jié)環(huán)16和調(diào)節(jié)螺釘17，使在目鏡視場中央出現(xiàn)最窄最清晰 的亮帶 6）測量 7）計(jì)算 52 1 5 1 5 1 谷峰aa N RZ 計(jì)算公式 N為物鏡放大率 3電動輪廓儀 又稱表面粗糙度檢查儀或側(cè)面儀，是 利用針描法來測量表面粗糙度 一般是由傳感器、驅(qū)動器、指示表、記錄器 、工作臺等主要部件組成。 其原理是觸針的針尖沿被測表面以等速讀緩慢地滑行，工件表面的 微觀不平度使針尖上下移動，其移動量通過傳感器等裝置，并將信 號加以放大和計(jì)算處理或記錄下來。輪廓儀按其傳感器的工作原理 分為電感式及壓電式。 原理圖

12、實(shí)物圖 3工具顯微鏡 3.1萬能工具顯微鏡的組成及原理 1.萬能工具顯微鏡的結(jié)構(gòu) 1-縱向微動手輪；2、14-縱向滑臺 3-縱向讀數(shù)顯微鏡；4-光圈調(diào)節(jié)環(huán)； 5-橫向讀數(shù)顯微鏡；6-立柱； 7、18-主顯微鏡；8-立柱傾斜調(diào)節(jié)柄 9、16-橫向滑臺；10-頂尖座； 11-工作臺；12-底座； 13-橫向微動手輪；15、17-刻度線 局部放大圖 按工具顯微鏡的工作臺的大小和可移動的距離、測量精度的高低以 及測量范圍的寬窄，一般分為小型，大型和萬能型及重型。它們的 測量精度和測量范圍不同，但基本結(jié)構(gòu)、測量方法大致相同 底座12上有互像垂直的縱、橫向?qū)к??？v向滑臺2、14；橫向滑臺9、 16可彼此獨(dú)

13、立地沿縱、橫向粗動、微動和鎖緊。縱向滑臺2上裝有縱 向玻璃刻線尺和安放工件的玻璃工作臺10，玻璃刻線尺的移動量， 即被測工件移動量，可由固定在底座上的縱向讀數(shù)顯微鏡3讀出。橫 向滑臺9、16上裝有橫向刻線尺和立柱6，立柱的懸臂上裝有瞄準(zhǔn)用的 主顯微鏡7、18。主顯微鏡在橫向的移動可通過橫向刻線尺15、17及 固定在底座上另一橫向讀數(shù)顯微鏡4讀出。被測工件放在工作臺上或 裝在兩頂針之間，由玻璃工作臺下面射出一平行光束照明。主顯微 鏡可沿立柱升降以調(diào)整焦距，可由此顯微鏡看到被測工件的輪廓影像。 工作原理 工具顯微鏡的瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu) 接觸瞄準(zhǔn)系統(tǒng) 1-光源；2-帶雙刻線分劃板；3-透 鏡 4-反轉(zhuǎn)鏡；5-

14、放大物鏡； 6-主顯微鏡米字線分劃板 工具顯微鏡的瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)用于測量時(shí)瞄準(zhǔn)工件。 各種工具顯微鏡的瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)常用的是顯微目 鏡，萬能工具顯微鏡還可采用光學(xué)接觸器 工具顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng) 1-光源； 2-濾色片；3-可變光闌； 4-反光鏡； 5-聚光鏡； 6-工作臺玻璃板7-物鏡組；8-正象棱鏡；9- 保護(hù)玻璃10-刻度盤； 11-米字線分劃板；12-目鏡組；13-測角讀數(shù)顯微鏡 （2）工具顯微鏡縱、橫向讀數(shù)裝置 在工具顯微鏡上，工作臺縱、橫向移動距離的讀數(shù)裝置常用類似千 分尺的測微螺旋機(jī)構(gòu)，分度值為0.01mm或0.005mm。萬能工具顯微 鏡則一般采用阿基米得螺旋顯微鏡，分度值為1m。 在顯微鏡讀

15、數(shù)鏡頭中可看到三種刻度：一種是毫米玻璃刻線尺上的 刻度，其間距代表1mm；一種是目鏡視野中間隔為0.1mm的刻度； 一種是有十圈多一點(diǎn)的阿基米得螺旋刻度和螺旋線里面圓周上一 擺格圓周刻度，每格圓周刻度代表阿基米得螺旋移動0.001mm 阿基米得螺旋線顯微鏡的讀數(shù) 3.2萬能工具顯微鏡的基本測量方法 1）影像測量法 2）軸切測量法 3）光學(xué)接觸法 4）直角坐標(biāo)測量法 5）極坐標(biāo)測量法 影像法的視場示意 3.3萬能工具顯微鏡在模具零件檢驗(yàn)中的應(yīng)用 1.樣板與模具輪廓的測量 測量樣板或?qū)δ＞咻喞獧z驗(yàn)一般采用直角坐標(biāo)測量法、極坐標(biāo) 測量法或采用光學(xué)接觸法測量 圓弧的檢測法 hKhR 1 2 sin1

16、2 sin 圓弧的計(jì)算公式 為目鏡米字線交角，其值為60或 120 K1計(jì)算系數(shù)。當(dāng) =60時(shí)，K1=1； =120時(shí)，K1=6.463 h測量讀數(shù)差值 當(dāng)被測圓弧較大，視場中只能看到其中一部分時(shí)， =60時(shí)，K2=0.866； =120時(shí)，K2=1.897 R=K2AB- K1H 2.錐角的測量 用萬能工具顯微鏡測量錐角，一般可以利用儀器附件如分度臺、 分度頭、測角目鏡等進(jìn)行直接測量 L dD arctg 2 2 H LL arctg 2 2 21 對于圖a 對于圖b 3.多孔凹模位置度誤差的測量 采用工具顯微鏡測量該多孔凹模的方法可用直角坐標(biāo)測量法 2 21 xx x 2 21 yy y

17、首先按基準(zhǔn)A、B面找正凹模，使其與工具顯微鏡的縱、橫坐標(biāo) 方向一致。然后測出x1、x2和y1、y2，則孔的圓心坐標(biāo)x、y為： ， 22 2 yx fff 和綜合誤差 為： 將x、y與設(shè)計(jì)給定的尺寸比較，得到偏差值 4三坐標(biāo)測量機(jī) 三坐標(biāo)測量機(jī)的主要功能： 1）可實(shí)現(xiàn)空間點(diǎn)的測量，方便地實(shí)現(xiàn)公差、形位的檢 測 2）由于計(jì)算機(jī)的引入，可實(shí)現(xiàn)自動化和再學(xué)習(xí)功能 3）在逆向工程技術(shù) 7.4.1三坐標(biāo)測量機(jī)的分類及構(gòu)成 工作方式可分為: 單點(diǎn)測量方式和連續(xù)掃描測量方式 按結(jié)構(gòu)可分類：有橋式測量機(jī)、龍門式測量機(jī)、 水平臂（單臂或懸臂）、坐標(biāo)鏜床式式測量機(jī)和便攜式測量機(jī) 按測量范圍可分為大型、中型和小型。

18、按測量精度可分為精密型（計(jì)量型） ，生產(chǎn)型 2三坐標(biāo)測量機(jī)的構(gòu)成 三坐標(biāo)測量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，是由三個正交的直線運(yùn)動軸構(gòu)成的， 三坐標(biāo)測量機(jī)的基本構(gòu)成主要由測量機(jī)主體、測量系統(tǒng)、控制系 統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成 a、b）懸臂式； c、d）橋式； e、f ）龍門式； g）立柱式； h）坐標(biāo)鏜床式 三坐標(biāo)測量機(jī)的 結(jié)構(gòu)形式 （1）三坐標(biāo)測量機(jī)的主體 1）導(dǎo)軌 在三坐標(biāo)測量機(jī)上使用的導(dǎo)軌有滑動導(dǎo)軌、滾動 導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌 大型門式測量機(jī)結(jié)構(gòu) 1-導(dǎo)軌；2-橫量；C-Z/W軸 三坐標(biāo)測量機(jī) 1-工作臺；2-測頭；3-z軸；4-副滑架； 5-主滑架 2）工作臺 多采用花崗巖、大理石材質(zhì) 移動橋式結(jié)構(gòu) 目前應(yīng)用最廣

19、泛的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)簡單， 敞開性好 ，工作臺負(fù)載能力小。橋式結(jié)構(gòu)主要用于高精度的中 小機(jī)型。 龍門式結(jié)構(gòu) 整個結(jié)構(gòu)剛性好，三個坐標(biāo)測量范圍較大時(shí)也可保 證測量精度，適用于大機(jī)型 懸臂式結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡單，具有很好的敞開性，但懸臂易變形發(fā)生 變化，一般用于測量精度要求不太高的小型測量機(jī) 單柱移動式 也稱為儀器臺式結(jié)構(gòu)，操作方便、測量精度高， 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量范圍小，適用于高精度的小型數(shù)控機(jī)型 標(biāo)鏜床式結(jié)構(gòu)（單柱固定式結(jié)構(gòu)）其結(jié)構(gòu)牢靠、敞開性較好， 用于測量精度中等的中小型測量機(jī) （2）三坐標(biāo)測量機(jī)的測量系統(tǒng) 1）標(biāo)尺系統(tǒng) 是用來度量各軸的坐標(biāo)數(shù)值的。有光柵尺、同步 感應(yīng)器 ，激光干涉儀等 2）測頭 測頭的類型按測量方法可分接觸式和非接觸式兩類。 在接觸式測量頭中又分機(jī)械式測頭和電氣式測頭 機(jī)械接觸式測頭為具有各種形狀(如錐形、球形)的剛性測頭、 帶千分表的測頭以及劃針式工具 電氣接觸式測頭的觸端與被測件接觸后