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形位公差与CMM测量.pdf

形位公差与CMM测量

joe110
2011-01-09 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《形位公差与CMM测量pdf》,可适用于工程科技领域

测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom摘要此测量实践指南主要讲述了产品设计与测量之间的关系适用于设计工程师和测量工程师。在阅读此指南后,设计工程师应当能更好地理解测量测量工程师应当能更好地理解设计工程师的意图。年月声明根据合同GBBKC(由海克斯康测量技术公司与贸易部及国家计量局共同签订)的要求编写了此文档。非常感谢海克斯康测量技术公司、Tesa技术公司及Renishaw公司他们提供了许多照片同时也要感谢NPL的RichardLeach博士及TalerHobson公司的PaulScott教授对此指南提出的改进意见。测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom目录前言序言此指南是什么不是什么生产的整体分析产品几何量规范与认证为了制造对图纸进行的转换为了测量对图纸进行的转换标准参考温度设计设计者的角色应用现代设计手段CAD、有限元(FEA)及数学模型转换设计以更易于制造和测量为什么尺寸要求公差?设计零件时对于测量的考虑我是否能设计一个较易测量的零件?制造零件制造介绍基本制造及加工工艺概览监测工艺过程趋势监测及统计控制测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom过程控制及测量反馈图纸概览:什么信息被传递尺寸、形状、位置和表面粗糙度建立坐标系(基准)基准是否容易测到?虚拟基准为什么局部圆弧是坏基准?用坐标测量机测量局部圆弧存在的问题公差真的要求那样小吗?最小二乘法还是最小条件检测保证零件符合要求取样对比检测选用合适的检测工具检测图纸上规定的尺寸是否符合公差要求?已出版的标准已出版的标准清单名词词汇名词词汇(解释略)附录附录A与测量有关的信息资源测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcomA国家和国际组织A网络A国家和国际标准A溯源性A国家测量伙伴(NMP)A培训教程A进一步的读物附录B进一步的读物B最大实体条件示例B统计过程控制测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom工程图转换的实践基础前言作者希望读者在读完此测量实践指南后在测量尺寸和形位公差时可以做得更好。此书的内容比一般“工程设计”的教科书更为简单希望能让更多的读者更容易理解。我们并不希望此测量实践指南去替代现有教科书、操作手册和标准规范的全部内容而是用作工程实践及技术的概览。RichardLeach博士在年就说过“计量不仅仅是最终产品的测量过程而且在设计阶段就应考虑它。在设计、制造和检测的各个阶段均应按照产品几何量规范(GPS)的模式、公差及不确定度要求考虑公差的合理性。最根本的原因在于:若产品难于测量而须重新设计产品比在开始设计时就考虑了计量则要付出更高的代价。”测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom测量实践测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom第一章序言在此章内测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom此测量实践指南考虑了从设计、制造到检测的生产全过程并且从全局上综述了如何在现代化制造中优化生产。此指南是什么不是什么此指南将尽可能地给出足够的信息使测量工程师了解设计工程师的规范与要求同时让设计工程师了解一些现代化测量方法以及测量背景知识。但是此测量实践指南并不打算作为工程图规范的权威指南。生产的整体分析在产品的生产全过程中只有每个人都能正确地交流与有效地沟通才能完成对生产过程的整体分析。在生产过程中目前沟通的主要工具就是工程图。它是所有生产过程中的核心参与者在设计的一开始就决定了他们能否正确的介入。RichardLeach博士在年就说过“计量不仅仅是最终产品的测量过程而且在设计阶段就应考虑。在设计、制造和检测的各个阶段均应按照产品几何量规范(GPS)的模式、公差及不确定度要求考虑公差的合理性。其最根本的原因在于:若产品难于测量而须重新设计产品比在开始设计时就考虑了计量则要付出更高的代价。”目前制造业面临的问题是它的发展趋势是要把人培养成专家。因为现代化的生产是如此复杂以至于很少人了解它的全部过程。产品必须满足其设计要求和标准规范而且应在所处环境下选用适当、经济的方法生产。产品生产必须从设计到装配的每个阶段都考虑且量化质量而不仅仅是检测最后成品。面对市场激烈的竞争环境制造方法必须柔性化这样才能对市场需求、产品类型、数量及生产率迅速做出反应还必须考虑使用新材料、新制造方法以及计算机辅助制造。整个生产组织是一个庞大且复杂的系统它们要求从所有的层次做出反馈来保证优化使用所有的原材料、机器、能源、资金、劳动和技术资源。测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom产品几何量规范与认证的简介在深入了解工程图之前你需要了解一点儿“产品几何量规范与认证”(简称为GPS)。GPS是根据产品的性能要求给出其基本几何特征的规范要求。功能性安全性可靠性互换性GPS由一系列的标准组成GPS标准根据作用域的大小可分为以下四大类: z基本的GPS标准(尺寸及公差的基本原则) z全局的GPS标准(影响几个或所有的通用和补充的GPS标准例如ISO关于标准参考温度)z通用的GPS标准(是GPS标准的主体为不同的基本几何特征制定了关于图样标注、公差定义和检验要求的规则。可用一个二维矩阵(X)表示根据几何特征的种类划分矩阵的行根据其相应的技术规范和要求划分矩阵的列)z补充的GPS标准(是对通用的GPS标准的补充即对组成要素在特定范畴的应用规范。例如特定工艺(车、铸造等)的公差标准)这一节将简要地介绍GPS更为详细的GPS介绍您可以参考附录A提到的文献《产品几何量规范与认证》。工程图是目前生产中主要的沟通工具GPS给出了明晰的、无歧义的基本几何特征的定义而且规定了此几何特征的误差极限这个极限称为公差。图成品在零件的第一步设计阶段设计工程师设想所有的零件在形状和尺寸上都是完美的。但是在生产过程中由于各种因素将造成零件的误差。例如它们在尺寸、形状、表面粗糙度等方面存在不可避免的误差这些误差可能引起零件的功能失效。为此引进了“极限”这个公差术语并且给出了便于理解的、标准的定义将生产过程中不可避免的误差纳测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom入质量可量化的范围。为了控制零件的误差GPS定义了一系列几何量的公差要求如尺寸公差、形位公差和表面形貌(例如:表面粗糙度)等如图所示。图GPS公差类型GPS是由ISO国际标准化组织编写的几何量规范标准涵盖了标注在技术图纸上有关几何量(尺寸、距离、半径、角度、形状、方向、位置、跳动、表面粗糙度、表面波度、表面缺陷、边缘等)的公差要求、相关的几何量检测原理、检测仪器以及它们的校准。简单地说GPS给出了微观和宏观的几何特征的规范要求以及根据相应的要求选用合适的仪器进行检测和校准。GPS根据几何要素的作用域空间将世界划分为以下三种世界(可参考ISO:的序言):理想世界:设计者想象中的带理想特征参数的产品实际世界:即实物世界检测世界用测量仪器通过对实际特征参数取样得到的产品正确理解上述三个世界的边界和相互关系在沟通中显得尤为重要。ISO给出了在这三个世界中对应的几何要素特征的标准定义以便各个世界之间相互沟通。由ISOCD定义的对偶性原理亦十分重要一个规范的定义是独立于任何检测过程和仪器的检测过程和仪器完全受控于规范(规范操作者检测操作者)所有规则都是为规范而定任何计量仅仅应用此规则误差将是测量不确定度的组成部分。对所有在设计、制造和计量等部门工作的人熟悉和了解GPS标准的规范要求是极其重要的。GPS清楚地、无二义性地给出了几何量的公差要求保证每个部门的人都能了解设计的要求。GPS标准主要制定了工程图的基本技术规则GPS包含的基本要素和几何公差如图所示。测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom 图GPS各公差模块GPS标准规范由六个环组成:图样标注:设计了工程符号作为通用的工程语言以跨越国家、自然语言的界线。理想要素的公差定义及规范值:制定了符号如何转换成唯一的数值表达式。实际要素的特征、参数和定义:实际要素应以数学表达的方式予以定义以便于计算机计算。比较认证:当几何量偏离规范根据测量不确度判断合格或不合格。测量仪器:关于测量仪器的性能参数的规范。标定校准:关于测量仪器的标定、校准的方法和要求的规范。上述六个环都与设计、制造及检测密切相关。最近为了充分利用对偶性原理的对偶性GPS将先前的六个环修订为七个环(列)第一列:图样标注第二列:公差定义及规范值第三列:提取要素的特性定义规范操作第四列:比较第五列:提取测量值的要素特征第六列:测量仪器的计量特性第七列:测量仪器的校准和对几何量的检测只适用于无争议的合同的检测。更多的GPS资料可参见GPS研究院的网址:wwwifgpscom。线和表面的形状 与基准无关 与基准有关�方向�位置�圆跳动�全跳动�基准�表面粗糙度�波纹度�主轮廓�表面缺陷�边缘测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom为了制造对图纸进行的修改或转换通常来说设计者并不给出加工零件的细节但经常根据加工的顺序给出加工的基准面并且由此给出加工的尺寸。此基准面可以用作制造过程的装夹面。注:基准是具有理想形状的理想要素。在生产中图纸在各个阶段中所使用的基准可能与设计图的基准不同例如使用夹具上的定位孔加工其他要素加工叶片中的槽一旦把槽加工出来原来的孔可能在成品之前被去除。对于追求高质量的产品来说在加工之前的设计阶段必须考虑以下几个方面: 选用什么样的加工方法更合适? 资源是否具备?例如机床、工具、人员、设备 我们如何装夹零件? 是否需要夹具? 是否在线检测?是用量规还是测量仪器? 选用什么样的仪器最合适? 我们是否已考虑了测量不确定度? 是否需要培训?当这些问题得到回答之后接着需要考虑如何监视加工过程。我们推荐使用统计技术来协助加工。为了测量对图纸进行的修改或转换为了测量对图纸进行的修改或转换不能过高强调其重要性。对测量而言我们一般采用零件的同一个几何特征作为基准来建立坐标系。测量基准应当与图纸上的或CAD模块中的设计基准保持一致。图纸中的基准一般选用重要的几何特征定位要素基准可以是面(表面)、中心线(轴线)或一系列特征。多个基准可构成一个基准系用传统的测量设备比较容易建立基准系例如用平台加上角度板千分表高度尺及量块(见图)。若需使用CAD数字模型也可以选用数字仪器进行测量例如三坐标测量机(CMM)如图所示。注:CAD有时称为计算机辅助绘图而把CADD称为计算机辅助绘图及设计CAD与CADD基本上是相同的意思。图量块测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom图、坐标测量机要素的位置可以用两种方法相对于基准的位置(绝对值)和相互的位置(增量值)来定义。坐标系应当在实际图纸上或CAD模块上清楚的说明。图纸必须给出测量策略(例如根据哪几个几何特征建立坐标系)还必须考虑到环境(例如温度)的影响、所用的仪器和对应的不确定度。标准参考温度GPS标准中的ISO:“产品几何量规范(GPS)产品几何量规范及检测的标准参考温度”定义了标准参考温度为°C”。这个对于设计人员、制造人员和计量人员意味着什么呢?对于设计人员来说图纸上所有的尺寸及公差都是指在标准温度为°C时定义的若零件实际工作在较高的温度那么设计人员需要修正此尺寸把较高温度的尺寸转换为在°C时的尺寸对于制造人员来说零件必须在接近°C的情况下测量接近的程度取决于所用材料及公差值。最终的检测必须满足下述条件之一: 在温度为°C的房间内 用与零件相同材料制成的标准器在接近°C的情况下进行比较测量 用测量机进行测量此测量机可以测零件的温度并进行适当的修正 操作者若在其它温度下进行测量,须进行人工修正。测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom第二章设计在此章内设计工程师的角色应用现代设计手段CAD、有限元(FEA)及数学模型测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom设计工程师根据产品的功能要求制订图纸或模型的技术规范即针对用户的问题提供一系列的解决方案并与用户协商一致确定零件的最终理想形状。图计算机辅助设计(CAD)设计可以用传统的图纸生成方法亦可以用计算机辅助设计(CAD)CAD是一种电子工具设计者可用CAD进行快速作图而且CAD可用三维实体形象地表示零件这样可以从不同的角度来对零件做功能性及外观的检查(见图)。高端CAD可以对零件作干涉性检查、模拟零件的运动、计算应力、零件的自振频率和模拟装配。为了便于零件的制造设计者必须构造坐标系以标注尺寸这样才能给制造工程师提供更加详细的信息。坐标系通常采用笛卡尔坐标系它由两两垂直的三个轴组成通常用x、y、z表示在某些情况下选用圆柱坐标系(径向半径、角度、高)较少用球坐标系(径向半径、两个角度)。设计者在用CAD、有限元分析(FEA)及数学模型进行设计的过程中应充分考虑以下几个方面:当设计零件时考虑到制造:z我是否能设计一个较易制造的零件?当设计零件时考虑到测量:z我是否能设计一个较易测量的零件?z改变设计以便于零件装夹z改变设计以便于触测零件修改或转换设计以更易于制造及测量测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom不合理的设计会延误生产、在装配时返修并依赖于转包商。图图纸样例对于图纸上的术语及符号含义可以查阅相关国际标准或国家标准此指南并不打算重复它们而是提供一个概览指出在交流沟通时主要沟通什么?如何进行沟通?如何将信息无误地传递到制造当中去?注:有限元分析常用来分析环境(力、热和振动)对材料的性能的影响。在设计工程图纸中最基本的问题是:不是所有的设计者、制造者和计量人员都已经读了多页的各种图纸标准(例如BS、ISO标准、ASMEY这里还只提了很少的国际和国家标准)因此几乎没有人能全部理解标注在图纸上的符号以及可以得到什么推论可以肯定当他们坐下来讨论图纸时每个符号不可能都达成统一的共识。工程图的目的就是用简明的方法清晰地表达设计功能的要求这样产品才可以根据这些明确的要求进行制造和检测。我们应避免含糊不清的设计使生产中每个人都可以理解设计的要求。传统的测量仪器有千分尺、卡尺、量块、千分表(如图~图)。图千分尺图卡尺测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom图塞规图千分表如今替代这些传统测量仪器的是坐标测量机(如图所示)和圆度仪(如图所示)等现代计量仪器。传统的检测仪器通常只能采很少的样点并且千分表在物体表面移动时只能估读出读数。但是现代的检测仪器几乎能覆盖整个表面很容易得到更精确的形状误差值例如平均直径。图圆度仪当进入测量阶段仍有许多特殊问题待解决。例如测量局部圆弧此时设计图要求测量圆的直径但只有局部的圆弧可以测量到测量不到圆的其他部分。因此局部圆弧对形状的微小变化十分敏感显示的直径及中心位置都会急剧的变化我们将在第五章进行深入讨论。在图纸上标注的直径和公差有时会造成疑惑假如技术图纸或CAD模型标注出要求直径为mm在制造和测量中用什么方法、什么设备呢?这个回答取决于许多因素但主要考虑公差的小数点后的位数。例如:你用什么仪器去测量下述直径?.直径±mm.直径±mm直径可以用卡尺测量而直径得用千分尺这清楚表明公差的小数位数在选择测量策略时的重要性。测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom为什么尺寸要求公差设计图纸或CAD模块给出了零件模型的理想尺寸大家知道制造过程不可避免的产生误差这些误差是由于机床、刀具、材料、操作者、不好的量规、缺少维护、测量设备或缺少培训所造成的。在制造过程中测量时,减少这些误差显得尤为重要。满足设计图纸的要求对公差类型以及其相关检测设备有所了解而且对测量不确定度有所了解这样才有助于减少上述误差。设计零件时对于测量的考虑设计者在设计时必须经常问“这个项目能测量吗?”。对于设计时给出的公差若还不存在检测技术来判断它合格或不合格若存在此技术但你所在的公司还没有触及或此测量非常昂贵超出你的财政预算是否有足够的几何空间来测量被测要素?公差是否合理?基准是否足够大?对局部要素是否用最恰当的方式表达了公差要求(例如局部圆弧)?在设计的早期阶段设计者应当与计量室进行沟通特别当检测不属于自己的组织在设计阶段的微小变化将防止以后昂贵的测量。我是否能设计一个较易测量的零件?这个问题的回答是完全肯定的可以在不影响零件的功能前提下添加方便测量的辅助要素。设计人员在完成图纸前应与检测人员谈话在最终定图纸前图纸细微的变化将为以后节约很多时间。设计时考虑零件的装夹对于小零件经常碰到的问题是如何在测量时固定它们又不引起变形或不会妨碍测量。有时在设计阶段简单的加几个孔、一个法兰或一个定位套以便于测量有时甚至设计者应考虑测量用的夹具。设计时考虑要素的可触测性设计时设计人员经常要考虑测量仪器是否可触测被测要素这可能只要加一个小的观察孔或移去不起作用的材料例如把槽加宽以放下千分尺的砧座。设计时考虑再次定位再次定位常用于零件大于特定的测量机行程而要分两段测量。在零件上设计几个螺纹孔用于安装标准球这样两段测量可以使用同一个坐标系。如图所示此零件的尺寸大于该测量机的行程。首先操作者把几个球依次安装在零件上然后分几次进行测量最后把测量数据在同一个坐标系中进行拼合。测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom图标准球图标准球定位安装图零件的尺寸大于该测量机的行程利用再次定位的方法测量(白色球用于再次定位)对于再次定位的更多信息可参考CoxMG在NPL的报告CLM“利用再次定位方法进行测量”测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom第三章制造在此章内测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom制造简介当零件设计完成后就可以开始准备制造。在零件制造之前还需要考虑许多事情。不仅要考虑制造方法而且要量化考虑测量和工艺过程。这一章的目的是为从事不同工艺的加工人员、检测人员给出一个加工工艺概览通常的加工工艺如表所示。表通用加工工艺金属铸造成型工艺碾压锻造热挤压板材冲压烧结快速成型金属切削工艺 车削 铣削 刨削 磨削 钻削连接工艺焊接 胶粘机械连接当处理生产工艺时须加考虑是否小批量生产。例如对于摩托工业用的单个零件生产每个零件属于中批量生产对于航空工业用的成千的紧固件属于大批量生产。在制造过程中测量可采用最基本的手动工具(卡尺、千分尺、塞规等)、在线量仪(在线量仪可以用硬量规来测量被测尺寸)进行测量如图和图所示也可以用坐标测量机利用传送装置或机械人在检查站进行检测。(手动量仪如图所示)图机床上的量仪图机床上的量仪测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom图量仪基本制造及加工工艺概览切削加工技术切削加工方法主要有车削、铣削、刨削、磨削四种。以车床加工为例如图所示车床用卡盘夹持零件并带动零件旋转移动滑座及小溜板带动相对于静止的刀具作轴向或径向运动从而实现了车削。一般来说车床宜加工回转类零件零件若用掉头的方法(用卡盘夹住零件的另一端)加工内孔内孔的同轴度公差不可能要求得很高同样地用两次装夹的方法加工的法兰盘其厚度亦会变化。图典型车床测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom三轴铣床三轴铣床一般利用刀具旋转实现铣削。三轴铣床有不同的性能参数如图所示此三轴铣床垂直安装刀具工作台可在两个垂直方向的水平面内移动。零件可以用虎钳、卡盘或压板装夹在工作台上还可以用转台或倾斜的工作台来加工零件但是不是在任何方向都可以加工到零件。图三轴铣床五轴数控机床五轴数控铣床是在三轴铣床的基础上又加了两个互相垂直的旋转轴。它们在计算机控制下可以加工出更为复杂的空间三维形状例如离心压缩机叶轮或螺旋推进器。五轴数控铣床可以在一次装夹中同时加工零件的五个表面。线切割线切割应用电化学工艺用可导电的细丝来加工导电的材料被加工零件装在两轴工作台上此工艺适于加工二维的复杂外形的表面。如图和图所示线切割机床在加工内表面零件时须预加工一个孔用来穿钼丝。更高级的线切割机床的头还可以倾斜以加工外锥体及内锥孔此工艺适用于高精度要求的薄壁零件,它不会由于机床承载及变形造成工件加工失败。测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom图线切割机床图正在运转的线切割机床测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom电火花机床(EDM)电火花机床的工作原理与线切割机床类似但选用石墨或青铜电极而不是用钼丝作为切削工具利用电化学反应去除材料。一般先用粗加工电极然后再用精加工电极电极本身亦在消耗不过比零件慢得多。此技术对制造注塑模具的模子非常有用详情可参考Airfix塑料模具系列。批量生产工艺铸造模铸技术适于中、大批量生产而且若零件有接近于成品的尺寸则可大大减少了机械加工工作量。设计人员可以设计一些要素以利于装夹设计人员亦可以设计一些要素以利于检测。例如三个小平面可以用作建立基准平面假如它们不是功能性要素则它们可以在检测时作为三维的最佳拟合时的完全浮动要素。(例如SmartfitTM软件可以检测铸造件是否可以加工出合格的成品)监测工艺过程如何从工艺中得到持续改进产品质量的信息?有许多为此设计的方法、质量工具和技术。根据工艺的不同可以使用测量仪器包括传统的手动工具、坐标测量机或专用的量仪监测整个工艺过程。真正了解要监测什么是很重要的。若以件为一组批量检测从中取件进行抽样检测你可依据这些测量中的统计参数例如取样的平均尺寸和标准偏差选用的采样计划及相应标准接收或拒收这一批零件(用这种方法并不会告诉你制造工艺的详情)。假如我们现在改变检测工艺从生产线中抽出每第十个零件检查那么不但能得到平均值、标准偏差而且能确定误差的趋势。这种对趋势的监测有益于工艺控制使得操作者可以定期地调整机床使零件不会超差。图批量检测测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom趋势监测及统计控制零件使用不同的加工方法对应着不同的生产决策。正如在生命的过程中有不同的事情我们周边充满了变化例如人的高度、汽车的类型、颜色和形状。对于控制批量生产的误差可采用趋势监测及统计分析以控制误差。例如:为什么零件的尺寸会变化?在某种制造方法中什么是引起误差的原因?用统计的技术去监测误差能帮助我们在工艺过程中减少误差并且把统计、制造和检测过程联系起来。不同的监测过程采用不同的描述或技术术语比如:均值、范围、标准偏差、直方图、控制图、σ原则(见附录B)。统计过程控制(SPC)这一术语是关于工业过程控制的统计它的最简化形式是测量生产线上每第十个零件的尺寸测量并记录在使用上下偏差标识的图形上(如图所示)。SPC能预测加工何时可能产生超差品以便及时采取相应的措施例如调整刀具等。过程控制及测量反馈当在制造阶段或检测阶段进行测量时可以使用包括趋势监测和SPC技术的质量管理工具建立一个误差控制系统。其工作原理是使用测量仪器(诸如千分尺、卡尺、在线量仪、坐标测量机)进行监测同时使用SPC应用软件来统计分析测量数据(测量数据以图形显示)并且给出测量值的趋势以及把数据反馈给工艺过程可参考附录B。从测量仪器所得到的数据SPC可以反馈给生产过程以便对机床作相关的调整预防产品超差。如图所示SPC的图形反映了随时间变化的误差。USL表示规定的上偏差极限UCL表示上偏差控制极限LSL表示规定的下偏差极限LCL表示下偏差控制极限结果在控制极限内图基本的控制图形测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom第四章图纸在此章内测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom工程图是将设计者的思想传递给制造工程师和检测工程师的最主要通讯工具本章将简要地介绍图纸标注。概览:什么信息被传递尺寸、位置、形状和表面粗糙度引言实际零件存在误差且误差种类是多样的例如尺寸误差(如内孔直径、长度)形状误差(如圆柱形变成桶形)表面纹理不平滑。造成误差的原因也是多样的例如由于制造机床的重复性而造成的形状误差。但是这些误差若在规定值之内那么可以认为它们是合格的。坐标系首先我们简要的介绍图纸上常见的几种坐标系笛卡尔坐标系、圆柱坐标系、球坐标系。任何一种坐标系都可能是局部坐标系或全局坐标系。坐标系统笛卡尔坐标系、圆柱坐标系、球坐标系最常见的坐标系是传统的笛卡尔坐标系它由三个互相垂直的轴组成(两两正交)常用小写字母x、y和z表示(如图所示)。图笛卡尔坐标系在某些情况下可选用圆柱坐标系(极半径、夹角和高)球坐标系(极半径和两个夹角)一般很少使用。笛卡尔坐标x、y和z也可以用球坐标系表示方位角及俯仰角是角位移(投影在xoy平面内并与+x轴向的交角)R是坐标原点到点的距离。测量实践指南CAX软件研发中心wwwdimcaxcomEmail:dimcadcom全局坐标系又可以称为绝对参考坐标系。有时你可能想构建自己的坐标系它的原点位置与全局坐标系原点不同它的方向亦与全局坐标系不同这种由用户自定义的坐标系被称为局部坐标系。这两种坐标系都可以是笛卡尔坐标系、圆柱坐标系或球坐标系。比如对于图纸上的飞机其全局坐标系可以在飞机的鼻锥建立但各个零件可以有局部坐标系。通用公差为了描述制造误差的变动量引进了“偏差”这个术语。若理想直径为mm的圆柱的偏差为±mm这亦就是说此圆柱任何直径须介于mm到mm之间才为合格。把直径规定正好是mm是没有意义的因为这样的理想圆柱是加工不出来的。关键要素在图纸上应标注公差要求没有标注公差要求的要素公差称为通用公差通用公差值一般在图纸的特定区域标注。例如可以标注为若无特别标注则尺寸公差为±mm或角度公差为±°。下一节将介绍形位公差。形位公差形位公差旨在于描述产品的几何性质与零件功能或装配时的关系。形位公差与传统的制图方式有关形位公差有通用的符号语言就像路标的国际系统它们告诉驾驶者如何选择道路形位公差符号允许设计工程师合理地描述零件的要素使这些要素能够被统一地制造和检测。合理选用形位公差能改善加工工艺并保证产品的质量以及降低成本。在CAD和CMM的发展过程中质量的保证由GPS标准负责GPS将提供一个面对设计、制造和检测全过程的通用的、统一的规范。使用形位公差可能带来许多好处: 统一的参考基准 统一的符号及术语减少混淆 尺寸及相关公差建立在功能的基础之上 尺寸公差的方法减少了累积误差 提供了信息比如控制工具及装配的接口。在选用形位公差时首先要界定公差的类型公差的类型如图所示从有无基准要求可分为有基准要求的无基准要求的从几何要素特征可分为形状公差方向公差、位置公差和跳动公差。单一的形状公差与基准无关例如直线度。图形位公差分类测量实践指南

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