模具制造中的測(cè)量技術(shù)

1、第第7章章 模具制造中的測(cè)量技術(shù)模具制造中的測(cè)量技術(shù)檢測(cè)手段在模具中應(yīng)用的意義檢測(cè)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(cè)測(cè)量分類檢測(cè)測(cè)量分類:理論數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比判斷工件合格與否;(點(diǎn)的檢測(cè)點(diǎn)位公差)理論形狀與實(shí)測(cè)形狀對(duì)比判斷工件合格與否;(線或面的檢測(cè)形位公差)實(shí)物數(shù)據(jù)采樣(掃描,抄數(shù))7.1.1模具檢驗(yàn)常用的樣板模具檢驗(yàn)常用的樣板.樣板的分類樣板的分類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

2、板的材料 有木材、薄鐵皮、油氈和紙板等。 樣板的應(yīng)用樣板的應(yīng)用用塞尺或透光目測(cè)法檢查樣板與型腔表面的間隙 對(duì)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) 7.1.2模具檢驗(yàn)常用的三維樣型模具檢驗(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

3、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）投影樣板和斷面樣板 投影樣板是根據(jù)所測(cè)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：?jiǎn)渭z具、分總成檢具、總成檢具。前者檢測(cè)單個(gè)制件的加工狀態(tài)，后二者檢測(cè)各個(gè)制件之間的裝配狀態(tài)。 7.2模具零件檢驗(yàn)用的常規(guī)量模具零件檢驗(yàn)用的常規(guī)量具具7.2.1尺寸精度的常規(guī)測(cè)量工具尺寸精度的常規(guī)測(cè)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)

4、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(cè)的工件的內(nèi)徑、外徑、高度、深度、長(zhǎng)度等深度卡尺高度卡尺深度卡尺用于測(cè)量工件的深度尺寸、臺(tái)階高度尺寸高度卡尺主要用于工件的高度測(cè)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(gè)數(shù)量級(jí)機(jī)械式千分尺是利用精密螺紋副原理測(cè)長(zhǎng)的掌上型通用長(zhǎng)度測(cè)量工具。精密螺桿在螺母中每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈即沿軸線移動(dòng)一個(gè)螺距。用螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度來表示移動(dòng)的距離。 主要用于精密測(cè)量工件的外形尺寸,改變千分尺測(cè)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(cè)量?jī)?nèi)

5、徑螺紋中徑齒輪公法線或深度等的千分尺 3.測(cè)微儀（比較儀）測(cè)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 測(cè)量時(shí)，先用量塊研合組成與被測(cè)基本尺寸相等的量塊組，再用此量塊組使測(cè)微儀指針對(duì)零，然后換上被測(cè)工件，測(cè)微儀指針指示的即為被測(cè)尺寸的偏差值。測(cè)微儀的測(cè)量精度高，主要用于高精度的圓柱形、球形等零件的測(cè)量 4.量規(guī)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(cè)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

6、.塞尺塞尺用于測(cè)量間隙尺寸。在檢驗(yàn)被測(cè)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0.02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(cè)量面表面粗糙度很低，Ra0.016微米，具有良好的研合性 ，可用于不同長(zhǎng)度的組合測(cè)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)7.2.2形位誤差的測(cè)量工具形位誤差的測(cè)量工具1.水平儀 水平儀利用重力現(xiàn)象測(cè)量微小角度。除了用于測(cè)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

7、磁芯與繞阻之間的相對(duì)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.指示表指示表常用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(zhǎng)度測(cè)量 7.2.3角度和錐度的測(cè)量用角度和錐度的測(cè)量用具具1.角度樣板和錐度量塊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(cè)角度的兩個(gè)極限尺寸制成的，因此有通端和止端之分 角度樣板示意圖 錐度量塊錐度量塊 能在兩個(gè)具

8、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(cè)量精密模具零件的角度 角度量塊 2.正弦尺正弦尺 正弦尺是錐度測(cè)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(cè)量小于45的角度 sinH /L 7.2.4表面粗糙度測(cè)量工具表面粗糙度測(cè)量工具 1.表面粗糙度樣塊是以目測(cè)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(píng)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(cè)零件相同， 否則易發(fā)生錯(cuò)誤的判斷。 2）比較法多為目測(cè)，常用于評(píng)定低和中等粗糙度值，

9、也可借助于 放大鏡Ra（0.41.6）m級(jí)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 雙管顯微鏡是根據(jù)光切法原理測(cè)量表面粗糙度的儀器，一般按Rz（也可按Rmax）評(píng)定Rz（501.6）m級(jí)的表面粗糙度。測(cè)量范圍決定于物鏡的倍率，對(duì)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(cè)表面模型，再用雙管顯微鏡進(jìn)行測(cè)量 1-底座；2-工作臺(tái)緊固螺絲；3、20-工作臺(tái)縱橫百分尺；4-工作臺(tái)；5-V形塊；6-觀察管；7-目鏡測(cè)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、

10、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，通過狹縫形成一條扁平的帶狀光束，以45左右的角度投射到被測(cè)表面上，調(diào)整儀器可使此投射光束自被測(cè)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(zhǎng)部分的放大輪廓。測(cè)量出此亮帶的高度H（圖c）即可求出被測(cè)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(dòng)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(duì)合適的物鏡分別安裝在兩鏡管的下端2）接通光源。 3）

11、把被測(cè)件放在工作臺(tái)上，若被測(cè)件不位于物鏡的正下方，則調(diào)整 工作臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)支臂11進(jìn)行對(duì)準(zhǔn) 4）調(diào)整手輪9，使顯微鏡徐緩下降，直至在被測(cè)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(chǎng)中央出現(xiàn)最窄最清晰 的亮帶 6）測(cè)量 7）計(jì)算5215151谷峰aaNRZ計(jì)算公式 N為物鏡放大率3電動(dòng)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(cè)量表面粗糙度 一般是由傳感器、驅(qū)動(dòng)器、指示表、記錄器、工作臺(tái)等主要部件組成。 其原理是觸針的針尖沿被測(cè)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(dòng)，其移動(dòng)量通過傳感器等裝置，并將信號(hào)加

12、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。 原理圖實(shí)物圖7.3工具顯微鏡工具顯微鏡 7.3.1萬能工具顯微鏡的組成及原理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(dòng)手輪；2、14-縱向滑臺(tái)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(tái)；10-頂尖座；11-工作臺(tái)；12-底座；13-橫向微動(dòng)手輪；15、17-刻度線局部放大圖按工具顯微鏡的工作臺(tái)的大小和可移動(dòng)的距離、測(cè)量精度的高低以及測(cè)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(cè)量精度和測(cè)量范圍不同，但基本結(jié)

13、構(gòu)、測(cè)量方法大致相同 底座12上有互像垂直的縱、橫向?qū)к墶？v向滑臺(tái)2、14；橫向滑臺(tái)9、16可彼此獨(dú)立地沿縱、橫向粗動(dòng)、微動(dòng)和鎖緊?？v向滑臺(tái)2上裝有縱向玻璃刻線尺和安放工件的玻璃工作臺(tái)10，玻璃刻線尺的移動(dòng)量，即被測(cè)工件移動(dòng)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(tái)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(dòng)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(cè)工件放在工作臺(tái)上或裝在兩頂針之間，由玻璃工作臺(tái)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(cè)工件的輪廓影像。 工作原理工作原理工

14、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-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(cè)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(tái)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(cè)角讀數(shù)顯微鏡 （2）工具顯微鏡縱、橫向讀數(shù)裝置）工具顯微鏡縱、橫向讀數(shù)裝置 在工具顯微鏡上，工作臺(tái)縱、橫向移動(dòng)距離的讀數(shù)裝置常用類似千分尺的測(cè)微螺旋機(jī)構(gòu)，

15、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(dòng)0.001mm 阿基米得螺旋線顯微鏡的讀數(shù) 7.3.2萬能工具顯微鏡的基本測(cè)量方法 1）影像測(cè)量法 2）軸切測(cè)量法 3）光學(xué)接觸法 4）直角坐標(biāo)測(cè)量法 5）極坐標(biāo)測(cè)量法 影像法的視場(chǎng)示意 7.3.3萬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(cè)量 測(cè)量樣板或?qū)δ＞?/p>

16、輪廓檢驗(yàn)一般采用直角坐標(biāo)測(cè)量法、極坐標(biāo)測(cè)量法或采用光學(xué)接觸法測(cè)量 圓弧的檢測(cè)法 hKhR12sin12sin圓弧的計(jì)算公式為目鏡米字線交角，其值為60或120K1計(jì)算系數(shù)。當(dāng)=60時(shí)，K1=1；=120時(shí)，K1=6.463h測(cè)量讀數(shù)差值 當(dāng)被測(cè)圓弧較大，視場(chǎng)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- K1H2.錐角的測(cè)量 用萬能工具顯微鏡測(cè)量錐角，一般可以利用儀器附件如分度臺(tái)、分度頭、測(cè)角目鏡等進(jìn)行直接測(cè)量 LdDarctg22HLLarctg2221對(duì)于圖a對(duì)于圖b3.多孔凹模位置度誤差的測(cè)量采用工具顯微鏡測(cè)量該多孔凹模的方法可用直角坐

17、標(biāo)測(cè)量法 221xxx221yyy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(cè)出x1、x2和y1、y2，則孔的圓心坐標(biāo)x、y為： ， 222yxfff 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7.4三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的主要功能：1）可實(shí)現(xiàn)空間點(diǎn)的測(cè)量，方便地實(shí)現(xiàn)公差、形位的檢測(cè)2）由于計(jì)算機(jī)的引入，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(cè)量機(jī)的分類及構(gòu)成三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的分類及構(gòu)成工作方式可分為: 單點(diǎn)測(cè)量方式和連續(xù)掃描測(cè)量方式 按結(jié)構(gòu)可分類：有橋式測(cè)量機(jī)、龍門式測(cè)量機(jī)、水平臂（單臂或懸臂）、坐標(biāo)鏜床式式測(cè)量機(jī)和便攜

18、式測(cè)量機(jī) 按測(cè)量范圍可分為大型、中型和小型。 按測(cè)量精度可分為精密型（計(jì)量型） ，生產(chǎn)型2三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的構(gòu)成三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，是由三個(gè)正交的直線運(yùn)動(dòng)軸構(gòu)成的，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的基本構(gòu)成主要由測(cè)量機(jī)主體、測(cè)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(cè)量機(jī)的結(jié)構(gòu)形式（1）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的主體 1）導(dǎo)軌 在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上使用的導(dǎo)軌有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng) 導(dǎo)軌和氣浮導(dǎo)軌 大型門式測(cè)量機(jī)結(jié)構(gòu) 1-導(dǎo)軌；2-橫量；C-Z/W軸 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 1-工作臺(tái)；2-測(cè)頭；3-z軸；4-副滑架；5-主滑架 2）工作臺(tái) 多采用花崗巖、大理石材質(zhì) 移

19、動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)移動(dòng)橋式結(jié)構(gòu) 目前應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，敞開性好 ，工作臺(tái)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)龍門式結(jié)構(gòu) 整個(gè)結(jié)構(gòu)剛性好，三個(gè)坐標(biāo)測(cè)量范圍較大時(shí)也可保證測(cè)量精度，適用于大機(jī)型 懸臂式結(jié)構(gòu)懸臂式結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)量精度要求不太高的小型測(cè)量機(jī) 單柱移動(dòng)式單柱移動(dòng)式 也稱為儀器臺(tái)式結(jié)構(gòu)，操作方便、測(cè)量精度高， 但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)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)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(cè)量精度中等的中小型測(cè)量機(jī) （2）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量

20、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(cè)頭 測(cè)頭的類型按測(cè)量方法可分接觸式和非接觸式兩類。在接觸式測(cè)量頭中又分機(jī)械式測(cè)頭和電氣式測(cè)頭 機(jī)械接觸式測(cè)頭為具有各種形狀(如錐形、球形)的剛性測(cè)頭、帶千分表的測(cè)頭以及劃針式工具 電氣接觸式測(cè)頭的觸端與被測(cè)件接觸后可作偏移，傳感器輸出模擬位移量信號(hào)。這種測(cè)頭既可以用于瞄準(zhǔn)，也可以用于測(cè)微為了提高測(cè)量效率以及探測(cè)各種零件的不同部位，常需為測(cè)頭配置一些附件，如測(cè)端、探針、連接器、測(cè)頭回轉(zhuǎn)附件等 測(cè)量接觸頭 （3）三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)1）控制系統(tǒng) 其主要功能是：讀取空間坐標(biāo)值，控制測(cè)量瞄準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)測(cè)頭信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理，控制機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量所必需的運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的