基于Global Silver SR575三坐标713190-2涡轮增压器的检测与分析
摘 要
本次课题主要是对三坐标测量机应用及典型零件测量过程来阐述的，主要由以下几点内容：（1）介绍三坐标测量机的工作原理及应用；（2）准备测量工具，典型零件(涡轮增压器外壳)；（3）完成对典型零件的测量；（4）对测量结果进行分析，输出处理及整理
关键词：三坐标测量机；工作原理；典型零件测量
第一章 选题背景及意义
1.1 课题研究背景
1.1.1 三坐标产生的背景
机械设计、制造及检测是机械工程领域的三大技术支柱及研究内容。随着计算 机辅助技术的发展，计算机辅助设计、制造及检测的应用日益普及，尤其是计算机 辅助设计和制造技术，在目前的机械类课程教学中起到越来越重要的作用。
随着我国机械工业的迅速发展和市场竞争的日益激烈，计算机辅助检测技术作为提高产品质量的重要手段以及逆向工程技术的发展，也日渐形成为一门独立的学 科获得了迅速的发展。在工业应用上，各种计算机辅助检测工艺及系统推陈出新。 除传统的三坐标测量机外，近几年发展起来许多新的检测工艺如激光扫描测量、影 像测量、照相测量等等。检测设备除传统的台式机外，还涌现了关节臂式、手持式 等测量设备。
计算机辅助检测技术最早是随着产品质量控制的要求逐步发展起来的。因此，它的自然应 用领域首先是在产品的质量控制上。
在早期的机械零部件生产中，一般使用简易的测量仪器进行产品质量的检验，比如游标卡 尺，千分尺等。但随着机械零件的复杂化，尤其是汽车和航空工业的发展，传统的机械检测手 段已经难以满足检测要求，三坐标测量机应运而生。
在现代制造行业中，大多数产品都是按照 CAD 数学模型在数控加工机床上制造出来的。要 了解它与原 CAD 数学模型相比，确定其在加工制造过程中产生的误差，就需要使用三坐标测量机进行测量。在三坐标测量机的软件系统中可以用图形方式显示原 CAD 数学模型，再按照可视 化方式从图形上确定被测点，得到被测点的 X、Y、Z 坐标值及法向矢量，便可生成自动测量程 序。三坐标测量机可按法线方向对工件进行精确测量，获得准确的坐标测量结果，也可与原 CAD 数学模型进行比较并以图形方式显示，生成坐标检测报告（包括文本报告和图表报告）， 全过程直观快捷，而用传统的检测方法则无法完成。
通过三坐标测量机可实现对基本几何元素的测量以及复杂曲线、曲面等的测量：产品基本 几何元素（例如：点、线、面、圆、椭圆、圆柱、圆锥、孔系等）、形位误差（平面度、平行 度、垂直度、跳动等）、复杂产品轮廓曲面等测量与评定（曲线、曲面等）、特殊测量要求（齿轮测量等）。 三坐标测量机的使用在早期主要是在工厂的计量室，一般是在产品加工完成后，在计量室内对产品的尺寸进行检验。 为了保证机器的精度，一般三坐标测量机都会放置在恒温环境下的洁净房间内，由专门的技术人员进行操作和维护。 随着在线检测的需要，目前已经有相当数量的三坐标在生产现场使用。在线检测可以大大提高检测的效率，缩短产品的生产和检验周期，因此获得了广泛的应用，尤其是需要进行大量 检验的产品。
1.1.2 三坐标测量机的发展史
三坐标测量机的发展可划分为三代：第一代：世界上第一台测量机是英国的FERRANTI公司于1959年研制成功的。当时的测量方式是测头接触工件后，靠脚踏板来记录当前坐标值，然后使用计算器来计算元素间的位置关系。1964年，瑞士SIP公司开始使用软件来计算两点间的距离，开始了利用软件进行测量数据计算的时代。70年代初，德国ZEISS公司使用计算机辅助工件坐标系代替机械对准，从此测量机具备了对工件基本几何元素尺寸、形位公差的检测功能。
第二代：随着计算机的飞速发展，测量机技术进入了CNC控制机时代，完成了复杂机械零件的测量和空间自由曲线曲面的测量，测量模式增加和完善了自学习功能，改善了人机界面，使用专门测量语言，提高了测量程序的开发效率。
第三代：从90年代开始，随着工业制造行业向集成化、柔性化和信息化发展，产品的设计、制造和检测趋向一体化，这就对作为检测设备的三坐标测量机提出了更高的要求，从而提出了第三代测量机的概念。其特点是：1、具有与外界设备通讯的功能；2、具有与CAD系统直接对话的标准数据协议格式；3、硬件电路趋于集成化，并以计算机扩展卡的形式成为计算机的大型外部设备。
1.1.3 三坐标测量机的发展现状及趋势
1. 国内外三坐标测量机的研究现状
世界上第一台测量机是在1959年由英国制造的。现在，国内外的应用已相当普遍。根据国际专业咨询公司统计，三坐标测量机的销售增长率在5%~25% 左右。发达国家拥有量较高，但增长率逐年下降，大约为7%~10% ；发展中国家拥有量较低，但增长率不断提高，大约为15%~25% 。目前，国内外三坐标测量机正迅速发展世界上生产测量机的厂商已超过,50家，品种规格也已达300种以上。
(1) 国外概况
三坐标测量机生产厂家较多，系列品种很多，大多数都有划线功能。著名的国外生产厂家有德国的蔡司（Zeiss）和莱茨（Leitz）、意大利的DEA、美国的布郎— 夏普（Brown&Sharpe）、日本的三丰（Mitutoyo）等公司。
总的来说，国外机器有以下特点：
a.绝大多数机器总体布局为悬臂式，空间敞开性好，便于安装大的零件或整车。
b.采用AutoCAD 和有限元法进行优化设计，构较合理，造型优美；专项开发力量强，专用软件和附件较多，能满足更多用户的特殊需要；
c.移动构件多数用合金铝材，移动件质量尽可能小，做到高刚性、低惯性；
d.配有21项误差补偿软件，可以廉价地提高机器精度；
e.配有32位DSP连续轨迹控制系统，它是一种性能优于CPU的数据信号处理器 ，是超大规模集成电路。它除了有较高的运算和控制功能外，还有内部存储的许多可供开发的高级言程序；
f.绝大多数机器采用Renishaw公司（英国）的电测头，功能齐全，质量可靠；’
g.配有功能齐全的控制测量软件、专用和误差修正软件；
h.机器的性能高度稳定可靠，使用寿命长；
i.三坐标测量机与计算机工作站和数控机床联网；
j.三坐测量机技术近十多年来突飞猛进发展，特别是数控系统和测量软件每二三年便更新一代；
k.系列品种齐全，“三化”（即标准化、通用化、系列化）程度高。
（2） 国内概况
我国自20世纪70年代开始引进、研制三坐标测量机以来，也有了很大发展。国内引进较多的是Zeiss、Brown $Sharpe、Leitz、DEA等公司的产品。而国内的生产单位也已经有了很大的发展，主要的生产厂家有中国航空精密机械研究所、青岛前哨英柯发测量设备有限公司、上海机床厂、北京机床研究所、哈尔滨量具刃具厂、昆明机床厂和新天光仪器厂等。现在，我国具有年产几百台各种型号三坐标测量机的能力。
目录
摘 要 2
目录 3
第一章 选题背景及意义 5
1.1 课题研究背景 5
1.1.1 三坐标产生的背景 5
1.1.2 三坐标测量机的发展史 6
1.1.3 三坐标测量机的发展现状及趋势 6
第二章 三坐标测量相关系统知识 11
2.1 三坐标测量系统基本知识 11
2.1.1 三坐标机测量能力介绍 11
2.1.2 三坐标机自身的相关参数 11
2.1.3 辅助设备 13
2.1.4 其他 13
2.2 三坐标测量零件过程 15
2.2.1 测量准备 15
2.2.2 测量 17
2.2.3 测量结果输出及处理 26
第三章 典型尺寸的测量评定方法 27
3.1 涡轮增压器外壳正面位置度的测量 27
3.1.1 测量示意图(附录.图3.1) 27
3.1.2 测量分析 27
3.1 测量过程 29
3.1.1 零件的装夹 29
3.1.2 测量 30
3.1.3 测量误差分析 30
3.2.1 三坐标测量位置度时应注意的问题 31
3.2 .2小角度圆弧半径的测量 32
3.2.3 被测对象 32
3.2.4 测量示意图 33
3.2．5 测量分析 33
3.2.6 测量步骤 36
3.2.7误差分析 36
参考文献 39
致 谢 40
参考文献
1.叶宗茂，工程师，神龙汽车有限公司襄樊总厂质检分部, 441004 湖北省襄樊市 。
2.曹麟祥，汪慰军，三坐标测量机的现状，发展与未来宇航计测技术，1996,2,16
3.海克斯康 《三坐标测量机使用手册及原理》
4.GLOBAL CLASSIC C 9.12.8 桥式三坐标测量机用户手册，海克斯康测量技术有限公司。
5.赵玉刚，宋现春， 数控技术，北京：机械工业出版社, 2003。
http://www.bysj360.com/html/4839.html http://www.bylw520.net/html/5160.html
