CAD模型比對在數控型面測量中的應用

摘 要：文章的目的是研究離心葉輪等帶有型面零件的數控測量，闡述了CAD模型比對在該類型面測量中的應用。通過舉例說明了CAD模型比對的測量要求、工作原理與流程、比對數據過程等，同時，介紹了該技術的應用拓展，即可以應用于加工偏差分析。通過本文的介紹，可以明確CAD模型在數控型面測量中的應用。

關鍵詞：CAD；比對；數控；型面測量

1 帶有型面零件的加工測量要求

目前離心式發動機帶有型面的零件很多，但其技術要求形式基本一致，即給出型面后會隨二維圖紙或技術條件給出一系列的理論點，這些理論點形成的點陣構成了該型面的理論位置曲線（或曲面），而圖紙中會要求曲線（或曲面）的線輪闊度（或面輪闊度）、跳動等形位公差。

圖1為某型機離心葉輪簡圖，圖中葉尖部分為理論點形成的曲線，該曲線的面輪廓度和跳動的要求需要在三坐標測量機上進行測量，測量后需要比對測量數據與理論數據的符合性，確定是否在設計要求的范圍之內，這就需要進行CAD的模型比對。

2 三坐標測量機的掃描

以該零件為例，三坐標測量機測量輪廓度和跳動時，是進行開線掃描的。首先建立A、B基準，以A基準定心，B基準定軸向，移動10.2為軸向零點然后在葉尖處按0.5mm步長進行掃面取點，一般需掃描3～4個截面，形成如下測量數據：

3 數據的提取、建模及對比

上述數據為掃描測量點的X、Y、Z、i、j、k值，經處理后提取各掃描截面的坐標值。

如圖2所示：

將處理后的掃描數據導入CAD模型，建立實際的模型曲線，根據實際的曲線模型與理論的曲線模型的對比，得出最終的測量結論。如圖3。

比較各分段的實際與理論的型線差距，可以看出：

1）I區間內實際型線中與理論線偏移最大的一條型線偏離理論值0.04，三條實際型線之間的最大偏移差距為0.01；

2）II區間內實際型線中與理論線偏移最大的一條型線偏離理論值0.02，三條實際型線之間的最大偏移差距為0.01；

3）III區間內實際型線中與理論線偏移最大的一條型線偏離理論值0.01，三條實際型線之間的最大偏移差距為0.01；

3 條實際型線都比較平緩規則，不存在跳點的現象，依據圖1所示的要求，可以得出結論：

輪廓度要求0.05（即按理論型線±0.025），實際超差，實際輪廓度為0.08；對A、B基準的跳動0.05，實際合格，實際跳動0.01。

4 測量誤差分析

在實際測量中，由于是三坐標測量機依據零件的A、B基準建立坐標系，從而避免了因基準建立誤差導致的測量誤差。比對過程中可以根據各條實際型線的差距分析測量誤差：如各條實際型線的之間差距很小，則基本可以排除測量誤差的影響；如各條實際型線的之間的間距很大，則有可能是測量誤差的影響，具體有以下兩種可能：

如果各條實際型線的之間的間距很大，且為交叉結構，說明是因軸向基準偏斜導致的測量誤差，即B基準發生了偏斜。其原因有可能是加工過程中整個型面對B基準加工偏或測量過程中B基準面墊起異物；

如果各條實際型線的之間的間距很大，且為平行結構，說明是因徑向基準偏斜導致的測量誤差，即A基準發生了偏斜。其原因有可能是加工過程中整個型面對A基準加工偏或A基準自身圓柱度不好造成的測量誤差。

5 CAD模型比對的實際應用

CAD模型比對在所有型面測量中均可應用，包括：離心葉輪的葉尖型面、內流道型面、異型孔，徑向擴壓器的葉片型面、葉型孔型面，軸向擴壓器的流道型面及其它一些型面測量等。

5.1 CAD模型比對在離心葉輪測量中的應用

CAD模型比對在離心葉輪的測量中應用廣泛，包括葉尖型面、內流道型面、異型孔等，離心葉輪的葉尖型面測量，內流道的型面測量是比對測量的典型應用。

5.2 CAD模型比對擬合原則

CAD模型比對擬合原則為：徑向、軸向、角向三個維度要求有基準的不可以擬合，哪個維度無基準要求即可以擬合；角向即使有基準，但因一般有均布要求控制，所以除首片不擬合外，其余可相互擬合。

6 CAD模型比對的總結及應用拓展

6.1 CAD模型比對的總結

綜上所述，CAD模型比對在型面數控測量中目前是一項必不可少的測量應用技術，今后也會是一項重要且便捷的測量應用技術。

6.2 CAD模型比對的應用拓展

CAD模型比對不僅是數控型面測量中的一項應用技術，同時也為工藝部門的加工偏差分析提供幫助。通過測量比對型線，可以十分直觀的發現加工中的偏差出現在什么部位。

參考文獻

[1]檢驗技術手冊[M].北京：機械工業出版社.

[2]機械檢查工[M].東安出版.