以測量機(jī)為主體的測量技術(shù)一直在向高速化方向發(fā)展，并在逆向工程中扮演重要角色。三坐標(biāo)測量技術(shù)是在現(xiàn)代測量技術(shù)中使用較多的一種測量技術(shù)法牲，本文重點介紹了其在測量和評定汽車發(fā)動機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量中的一些實際應(yīng)用。

三坐標(biāo)測量機(jī)是在20世紀(jì)50年代出現(xiàn)并發(fā)展起來的一種集高精度、高效率和萬能性為一體的測量設(shè)備牡泡，它適應(yīng)了現(xiàn)代制造技術(shù)關(guān)于柔性測量的需要姥勤，因此廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天尔产、模具施俩、國防軍工、電子電氣等很多重要行業(yè)每此，尤其是近年來披蛔，隨著汽車制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，三坐標(biāo)測量機(jī)在主機(jī)廠形维、零部件制造企業(yè)中對保證產(chǎn)品質(zhì)量幻役、進(jìn)行生產(chǎn)過程控制發(fā)揮著重要作用。

汽車發(fā)動機(jī)是汽車的核心部件塞秤，其質(zhì)量的好壞直接影響著汽車的使用性能伦秀。一般來講，發(fā)動機(jī)都是批量生產(chǎn)轻欣，而且效率高省咨、節(jié)拍快，零件質(zhì)量要求高且可互換玷室。因此零蓉，發(fā)動機(jī)及其零部件對檢測設(shè)備就會有很高的要求，尤其是對柔性的要求穷缤，以適應(yīng)發(fā)動機(jī)規(guī)格和品種的變化敌蜂，并對主要零件的質(zhì)量進(jìn)行實時監(jiān)控，而三坐標(biāo)測量機(jī)可以充分地滿足發(fā)動機(jī)檢測的這些要求津肛，并可實現(xiàn)在線監(jiān)測和過程控制章喉。

各種各樣的測量機(jī)

鑒于汽車發(fā)動機(jī)的體積、尺寸和其組成零件的精度要求身坐，發(fā)動機(jī)檢測過程中使用較多的是活動橋式測量機(jī)秸脱。

Brown & Sharpe公司推出的GLOBAL活動橋式測量機(jī)在制造工藝中有如下顯著優(yōu)勢：計算機(jī)輔助設(shè)計、有限元分析和模塊化分析等部蛇，從理論上保證了設(shè)計結(jié)構(gòu)的合理性摊唇；外罩和框架采用輕質(zhì)量的材料；TRICISIONTM式橫梁設(shè)計以及獲得專利的一體化燕尾導(dǎo)軌和氣動平衡設(shè)計提高了其整體剛性和動態(tài)性能涯鲁；非接觸式光柵尺熱膨脹系數(shù)獲得PTB認(rèn)證巷查；精密加工的鋼絲增強(qiáng)同步帶減少了高速掃描情況下的振動；空氣軸承閉環(huán)分布用兵，提供了良好的重復(fù)性并保證了穩(wěn)定性神肖；功能強(qiáng)大的控制系統(tǒng)提供了在線診斷白叫，簡化了機(jī)器的維護(hù)。

該類測量機(jī)所配置的測量軟件（如PC-DMIS）使該測量機(jī)具有強(qiáng)大的測量功能：從簡單的箱體類工件測量一直到復(fù)雜的輪廓排憨、曲面的評定和掃描队装，尤其是其本身所具備的強(qiáng)大的CAD功能以及針對板金件的工業(yè)級解決方案，為汽車發(fā)動機(jī)的長度尺寸檢測和形位公差評定提供了先進(jìn)的手段翻粘；QUINDOS軟件選項包除具有基本檢測功能外沛四，還包括對齒輪（標(biāo)準(zhǔn)和未知齒輪等）、齒輪刀具（如滾刀蛔颖、拉刀、剃齒刀等）缤媒、蝸輪蝸桿政拾、凸輪和軸、螺紋岔冯、活塞等常見特殊零件的檢測和評定功能贸桶，對發(fā)動機(jī)上的特殊零部件檢測具有很強(qiáng)的針對性。

該類活動橋式測量機(jī)所使用的光柵分辨率可達(dá)0.039μm桌肴，用于距離和直徑等計量時皇筛，其空間精度最高可達(dá)1.0+L/350μm，而在用于形位公差方面的評定時坠七，其探測誤差可達(dá)1.0μm水醋，用于掃描時，掃描探測誤差可達(dá)2.3μm（掃描時間為120s）彪置，這樣的精度完全能夠滿足發(fā)動機(jī)的測量和評定需要拄踪，因此，GLOBAL測量機(jī)可以應(yīng)用于缸體拳魁、缸蓋惶桐、火花塞、凸輪軸潘懊、曲軸等發(fā)動機(jī)零件的測量和評價以及特殊形狀零件的掃描和逆向處理等姚糊。

還有一種精度更高的固定橋式測量機(jī)——PMM-C測量機(jī)，該產(chǎn)品有如下優(yōu)勢：各軸的運動組件采用預(yù)載荷的空氣軸承授舟，承載的空氣軸承配有測量氣壓傳感器監(jiān)控氣壓大衅虐稀；高分辨力鋼光柵尺配有增量式光電轉(zhuǎn)換器乐跺；采用循環(huán)式精密滾珠絲杠傳動鹃远；光柵尺和工件上配有自動溫度補償系統(tǒng)；三維矢量測頭使三軸可同時掃描測量症忽；配備QUINDOS軟件可以完成很多特殊零件的檢測嚎闹；最大允許長度測量示值誤差最高可達(dá)0.6+L/600μm凸翩，而最大允許探測誤差可達(dá)0.6μm；用于掃描時最大允許掃描探測誤差可達(dá)1.5μm（掃描時間為72s）暂臀。

這類測量機(jī)除用于基本測量外肪麦，還可用于比較特殊的形狀測量和評定，如凸輪曲線的掃描帐扯、活塞的橢圓度孩最、齒輪及齒輪刀具、曲軸等的曲線測量赴辨。

活動橋式和固定橋式測量機(jī)都可以使用防塵罩或一些蓋罩來保護(hù)關(guān)鍵零部件眯找，或者使用溫度補償系統(tǒng)來削弱溫度變化對測量機(jī)性能的影響，從而可以直接應(yīng)用于生產(chǎn)車間進(jìn)行在線監(jiān)測和檢驗捣域。

還有一種水平臂測量機(jī)在汽車工業(yè)中應(yīng)用也十分廣泛啼染，如Vento雙水平臂測量機(jī)，其X向?qū)к壊捎猛庹趾惋L(fēng)琴罩保護(hù)焕梅，可以直接在生產(chǎn)車間使用迹鹅。由于其精度比上面兩種坐標(biāo)測量機(jī)低，所以被更多地應(yīng)用在焊接件和車身等板金件的測量中贞言。

坐標(biāo)測量機(jī)在發(fā)動機(jī)生產(chǎn)中的應(yīng)用

坐標(biāo)測量機(jī)作為現(xiàn)代化的測量設(shè)備斜棚，在保證發(fā)動機(jī)質(zhì)量方面發(fā)揮著重要的作用，下面是坐標(biāo)測量機(jī)在轎車發(fā)動機(jī)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用實踐该窗。

1弟蚀、常規(guī)測量——對缸體與缸蓋結(jié)合面平面度的評定

眾所周知，對于缸體與缸蓋結(jié)合面小的平面度可以很好地保證裝配好的發(fā)動機(jī)在缸體頂平面處不發(fā)生漏水和漏油現(xiàn)象挪捕，如果該平面度的要求不超過30μm（按通用設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)粗梭，僅作參考），那么便可使用GLOBAL測量機(jī)進(jìn)行檢測和評價——根據(jù)實際情況在結(jié)合面上采集足夠的點（視具體情況级零，一般可考慮采8個點左右）断医，并盡可能使點均勻分布，通過測量結(jié)果來評價結(jié)合面淤汽，如果測量值小于技術(shù)要求值葡谅，則認(rèn)為合格。對于排氣管與缸蓋的結(jié)合面也可采用同樣的方法卸能，并且測量機(jī)還可以用在生產(chǎn)線上進(jìn)行在線檢測括柿。

2、提高效率——缸蓋火花塞螺紋孔位置尺寸的檢測

火花塞螺紋孔的位置尺寸檢測方法比較特殊延坡，其一是由于螺紋孔軸線與加工基準(zhǔn)（即坐標(biāo)系）成一定角度饲丢，其二是三坐標(biāo)機(jī)不能從其攻螺紋的方向檢測，只能從背后方向探測采點舵博，因此蜻弧，檢測時采用的做法是在采完第1個點時超默，測頭前進(jìn)P/N長度采第2個點（N為每周采點數(shù)，P為螺紋孔螺距）吓挣，依此類推园环，直到該截面點采完為止。螺紋孔軸線建立之后奄础，還應(yīng)求出該軸線與缸體結(jié)合面交點的坐標(biāo)陋气，這樣求得的基準(zhǔn)位置尺寸誤差最小，重復(fù)性最好引润。使用測量機(jī)可以方便地完成傳統(tǒng)測量方式很難完成或檢測費工費時的零部件巩趁。

3、多種測量手段——變速箱差速器殼體同軸度淳附、對稱度的檢測

測量機(jī)為發(fā)動機(jī)的相關(guān)件檢測提供了廣闊的空間和檢測方法晶渠。在測量小頭端圓柱軸線對基準(zhǔn)軸線的同軸度時，如果以大頭端軸承圓柱母線為基準(zhǔn)軸來測量燃观，則誤差很大，這時可改用以兩個軸承孔的公共軸線為基準(zhǔn)軸來測量便瑟，此時重復(fù)性非常好缆毁，其原因是短基準(zhǔn)、長距離的同軸度計算容易放大測量誤差到涂。用三坐標(biāo)測量機(jī)還可測量多種形位公差脊框，如差速器殼的行星軸孔軸線對半軸軸線的對稱度的測量等。

4践啄、車橋后臂的幾個關(guān)鍵夾角的檢測

該測量應(yīng)盡可能采用與加工定位方式一致的三坐標(biāo)支架浇雹，并將基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化到支架上，以減少法向誤差小愚。

5依筝、保證產(chǎn)品質(zhì)量

國內(nèi)某著名轎車集團(tuán)在生產(chǎn)缸體主軸承蓋時，其螺栓孔的位置度經(jīng)常超差绪毅，后來通過用三坐標(biāo)測量機(jī)來測量螺紋孔剪莲，并采用統(tǒng)計分析方法通過分析測量結(jié)果并結(jié)合對螺紋孔加工工藝得出的分析：在加工工藝流程鉆孔-鉸孔-攻螺紋中，保證鉸孔的位置度對整個工藝加工結(jié)果起著關(guān)鍵的作用叙傅，造成偏差的原因就是鉸孔和攻螺紋兩道工序的設(shè)備加工能力值不足造成的众新，改進(jìn)的途徑是將鉸孔的位置度公差從0.2mm提高到0.1mm，這樣熊赐，超差的原因僅與加工過程有關(guān)弄袜，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

6汛滩、對復(fù)雜工件檢測——發(fā)動機(jī)凸輪進(jìn)排氣輪升程的測量

傳統(tǒng)的凸輪曲面進(jìn)排氣輪升程的計量常采用手動測量女溺，其所測數(shù)據(jù)密度大俱挨，測量時間長，勞動強(qiáng)度大薇痛，現(xiàn)在一般采用三坐標(biāo)測量機(jī)滨溉，并通過編程來實現(xiàn)測量。測量凸輪升程的原理：首先編輯凸輪輪廓名義值长赞，建立工件坐標(biāo)系晦攒，在曲面上選取一個截面進(jìn)行掃描，形成實測輪廓得哆，掃描過程中測頭的受力方向始終是法向脯颜；然后，將實測值與理論值轉(zhuǎn)化成法向贩据；最后逐點比較實測值和理論值并計算出各點的升程偏差栋操，其中最大正偏差和最小負(fù)偏差的差值就是輪廓度。若所測的是曲面輪廓度饱亮，或與基準(zhǔn)無關(guān)矾芙，在處理時可采用最小二乘法等。

7近上、測量軟件中的CAD模型

PC-DMIS軟件可與多種CAD系統(tǒng)直接接口剔宪。在正向測量時，CAD模型主要用于將測量和評定的理論數(shù)據(jù)導(dǎo)入測量軟件中壹无，供設(shè)計和檢測參考使用粱储。在逆向工程方面可以通過測量機(jī)的測量或掃描生成足夠的點或點云，然后利用CAD系統(tǒng)的功能生成CAD模型启中；此外還可生成數(shù)控機(jī)床可識別的程序供加工使用庭训。

8、測量機(jī)用于生產(chǎn)現(xiàn)場

對于缸體和缸蓋的檢測疯食，置于生產(chǎn)現(xiàn)場的測量機(jī)設(shè)備可放置在缸體加工自動線之后恰日，成品缸體通過電機(jī)驅(qū)動的傳送帶或滾道傳送到測量機(jī)附近，然后由機(jī)械手從傳送帶上取下放在傳送滑道上梅明。一般來說湘都，缸體在測量機(jī)滑臺上的定位采取一面兩孔的定位方式，測量完畢后常废，再由同步的機(jī)械手將零件從滑臺上取下旱唧，進(jìn)入下一道工序。

測量機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向

以上簡單地描述了測量機(jī)在發(fā)動機(jī)檢測和質(zhì)量保證中的典型應(yīng)用蝇蝶，事實上恤鞭，三坐標(biāo)測量機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，對生產(chǎn)質(zhì)量的控制所起的作用會越來越突出危号。

今后牧愁，以測量機(jī)為主體的測量技術(shù)將向著高速化方向發(fā)展素邪；高速掃描測頭與復(fù)合測頭的應(yīng)用將越來越多；測量機(jī)在逆向工程中也將扮演重要角色猪半；軟件的性能將成為影響測量機(jī)性能的主要因素（曲線曲面兔朦、板金件、統(tǒng)計分析磨确、圖形報告輸出沽甥、直接CAD連接等）。最新技術(shù)的測量機(jī)在工業(yè)發(fā)展中的不斷應(yīng)用乏奥，必將大大提高社會生產(chǎn)力摆舟，推動社會的發(fā)展。

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