三坐標測量在新品研發中的應用

劉月玲

摘 要 三坐標測量機作為一種高精度的通用測量設備已經有了幾十年的發展歷史，它不僅可以進行零件和部件的尺寸、形狀及位置的檢測，同時也是檢驗設計、工藝、機械加工是否合理的最有效的手段。由于在工業生產領域中的應用越來越廣泛，也越來越受到生產型企業的重視。

關鍵詞 三坐標測量；新品；應用

中圖分類號：TH721 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0092-02

在20世紀90年代以后，隨著我國汽車工業大量引進國外汽車制造技術，三坐標測量機在我國汽車工業中也得到了迅速地引進和使用，為我國汽車制造的高速發展起著巨大的作用。隨著制造技術的飛速發展，特別是計算機輔助制造技術的應用，零件的加工質量有了極大的提高，為切實保障零件的加工質量，需要有快速可靠的測量設備與之配套；另一方面是由于電子技術、數字控制技術以及精密加工技術的發展為三坐標測量機的產生提供了技術基礎。目前，三坐標測量機已廣泛用于機械制造業、汽車工業、電子工業、航空航天工業和國防工業等各部門，成為現代工業檢測和質量控制不可缺少的萬能測量設備。

作為機械制造企業，為適應當今制造技術的飛速發展，不斷引進新技術、新設備。尤其是數字控制技術以及精密加工技術的應用，大大提高了零件的加工水平和加工質量。比如近年來研制生產的大型平板結構件，是我廠某產品的核心零件，該零件屬多孔薄壁件，其上有數千個Φ1.2 mm長圓槽，零件極易變形，且每個槽的位置尺寸、大小和角度都各不相同，零件精度要求較高，給機械加工增加了難度。以往該零件根據使用要求外購，成本高、零件質量又不理想。正是依托先進的制造技術，使零件的精確加工制造已成為現實，在整個零件的生產制造過程中，要切實保障零件的加工質量，就必須有相應的測量技術手段。而三坐標測量機是集精密測量技術、光機電一體化技術、計算機技術于一體的高科技測量設備。它不僅可以進行零件和部件的尺寸、形狀及相互位置的檢測，而且實現對加工的控制。所以三坐標測量機為我廠的新品研發起到了舉足輕重的作用，為企業帶來的經濟效益是無可質疑的。

1 三坐標測量機是驗證機械設計是否成功的依據

任何產品都是由若干零件組合而成的，一個產品的性能指標的完成，最終要將總的性能指標分解到每一個零件的技術要求上。驗證一個產品設計是否成功，就必須使每一個零件的所有技術要求（必然包括形位公差）經檢驗都達到了，說明這項設計獲得了成功，反之，如果每個零件檢查出各項技術要求達不到，而整機性能達到要求，就完全有理由證明設計是不成功的。而設計要改進也必須根據零件檢測報告提供的數據信息進行修改，否則修改無從下手。這在大型平板結構件的研制生產中得到了有效的驗證，如零件上數千個細縫的位置尺寸、大小和角度是設計人員依據整機性能要求，根據模擬仿真的效果，經設計反復計算確定的理論尺寸。我們通過三坐標測量再給出實際尺寸，在整機電性能測試時找出規律和誤差，從而確定細縫的正確尺寸及位置。這就減少了多次實驗的環節，大大提高了工作效率。正是基于三坐標的報告，使設計在很短的時間里提出了改進意見，經過兩個批次的生產，產品的各項性能指標均達到了優良，大大縮短了研發周期。

2 三坐標測量機是驗證工藝設計是否成功的依據

工藝設計的目的是通過各種工藝制造過程，使制造出來的零件完全達到設計要求。工藝設計最困難的零件是那些形位公差要求高的零件，零件形位公差要求精度不同，工藝過程的設計是相差很大的。以大型平板結構件的細縫加工來說，細縫尺寸約在1.2×10 mm的長圓槽，且每一個槽的位置和大小尺寸都不相同（見圖1），給加工帶來了難度。第一批加工時，用一把刀將長圓槽按尺寸銑到位，經三坐標測量發現所有圓槽的長度和寬度尺寸（即形狀公差）都超差。我們與數控編程技術人員分析，發現高速銑由于速度高在加工長圓槽時其圓弧部分總是加工不完全。在第二批加工時程序上又增加了一道精銑，即用第一把刀加工達尺寸，用第二把刀按原路徑重走一遍，目的是把第一把刀加工不完全的部分用第二把刀補充加工完整，雖然多花費了時間，但零件尺寸達到了設計要求，細縫的加工明顯得到改善，電性能參數達到優良。另外對每個批次的原材料及前期處理所處狀態、機床現狀、所選刀具不同，在具體加工中為確保零件加工的合格率，我們對首件進行檢測，為數控加工程序確定進刀位置、刀具補償的大小、刀具磨損程度、分粗、細幾道工序等多方面細節入手，和工藝人員共同分析論證，最終確定加工方法，再進行批量加工。因此，在機械制造業中，要設計某個精度，要加工到某個精度，首先要能有測試這個精度的手段，否則設計和加工便成了一句空話。

圖1

3 三坐標測量機是提供零件質量完整的依據

設計一個零件必然包括尺寸公差、形狀公差和位置公差三個方面，對尺寸公差使用普通長度量具便可實現檢測，而且工廠均配備有較完整的普通長度量具，對這項看得見摸得著的尺寸是不敢馬虎的。但對形位公差的檢測就完全不一樣了，因為零件的形位公差是普通長度量具無法測量的，特別是對于大一點的箱體零件、殼體零件、盤類零件的形位公差檢具更是缺乏。以往形位公差是靠機床、靠工裝、靠工藝來保證，但保證到何種程度便成了一個未知數，形位公差的質量是否保證成了“人治”，而不是“法治”。質量合格與否的判定帶有很大的隨意性。一個零件如果只檢測了尺寸公差合格，不檢查形位公差是否合格，是不能判斷該零件質量一定合格的。而三坐標測量機恰恰對零件的形位公差檢測是強項。它的特點是高精度（可達μm級）、高效率，對形位公差的檢測時在一次安裝中完成，對工件不需進行特殊調整，只要簡單地調用所對應的軟件就能完成各種尺寸公差和形位公差的測量任務，這些都是傳統測量技術無法實現的功能。（見圖2）

因此，三坐標測量與機械設計、工藝設計共為機械工程的三大技術支柱，三者互相依存，密切相關，缺一不可。如果一個機械制造企業，特別是生產高精度零件的廠，沒有三坐標測量機便沒有基本手段為機械設計提供客觀根據，便沒有基本手段確保實現機械設計意圖，不能保證工藝過程的實現，不能認識工藝過程規律和改進發展工藝方法。所以，采用先進的信息化數字測量技術和產品來迅速提升機械制造業水平，是當前一個重要的發展方向。

圖2

作為三坐標測量，我們在新品開發過程中，不能只作為檢驗零件結果的常規，應充分發揮三坐標測量機的擴展功能。現代三坐標測量機不僅能在計算機控制下完成各種復雜測量，而且可以通過與數控機床交換信息，實現對加工的控制，并且還可以根據測量數據，實現反求工程，使三坐標測量機的功效得到充分的發揮和應用。

參考文獻

[1]王植槐，等.汽車制造檢測技術[M].北京理工大學出版社，2000.

[2]孟少農.機械加工工藝手冊[M].機械工業出版社，1992.

[3]黃長藝，等.機械工程測量與試驗技術[M].機械工業出版社，2000

[4]費業泰.誤差理論與數據處理[M].機械工業出版社，2000.

[5]梁榮茗.三坐標測量機的設計、使用、維修與檢定[M].中國計量出版社，2001.

[6]王昊.三坐標測量技術在汽車制造業中的應用[J].現代制造工程，2005（07）.endprint

摘 要 三坐標測量機作為一種高精度的通用測量設備已經有了幾十年的發展歷史，它不僅可以進行零件和部件的尺寸、形狀及位置的檢測，同時也是檢驗設計、工藝、機械加工是否合理的最有效的手段。由于在工業生產領域中的應用越來越廣泛，也越來越受到生產型企業的重視。

關鍵詞 三坐標測量；新品；應用

中圖分類號：TH721 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0092-02

在20世紀90年代以后，隨著我國汽車工業大量引進國外汽車制造技術，三坐標測量機在我國汽車工業中也得到了迅速地引進和使用，為我國汽車制造的高速發展起著巨大的作用。隨著制造技術的飛速發展，特別是計算機輔助制造技術的應用，零件的加工質量有了極大的提高，為切實保障零件的加工質量，需要有快速可靠的測量設備與之配套；另一方面是由于電子技術、數字控制技術以及精密加工技術的發展為三坐標測量機的產生提供了技術基礎。目前，三坐標測量機已廣泛用于機械制造業、汽車工業、電子工業、航空航天工業和國防工業等各部門，成為現代工業檢測和質量控制不可缺少的萬能測量設備。

作為機械制造企業，為適應當今制造技術的飛速發展，不斷引進新技術、新設備。尤其是數字控制技術以及精密加工技術的應用，大大提高了零件的加工水平和加工質量。比如近年來研制生產的大型平板結構件，是我廠某產品的核心零件，該零件屬多孔薄壁件，其上有數千個Φ1.2 mm長圓槽，零件極易變形，且每個槽的位置尺寸、大小和角度都各不相同，零件精度要求較高，給機械加工增加了難度。以往該零件根據使用要求外購，成本高、零件質量又不理想。正是依托先進的制造技術，使零件的精確加工制造已成為現實，在整個零件的生產制造過程中，要切實保障零件的加工質量，就必須有相應的測量技術手段。而三坐標測量機是集精密測量技術、光機電一體化技術、計算機技術于一體的高科技測量設備。它不僅可以進行零件和部件的尺寸、形狀及相互位置的檢測，而且實現對加工的控制。所以三坐標測量機為我廠的新品研發起到了舉足輕重的作用，為企業帶來的經濟效益是無可質疑的。

1 三坐標測量機是驗證機械設計是否成功的依據

任何產品都是由若干零件組合而成的，一個產品的性能指標的完成，最終要將總的性能指標分解到每一個零件的技術要求上。驗證一個產品設計是否成功，就必須使每一個零件的所有技術要求（必然包括形位公差）經檢驗都達到了，說明這項設計獲得了成功，反之，如果每個零件檢查出各項技術要求達不到，而整機性能達到要求，就完全有理由證明設計是不成功的。而設計要改進也必須根據零件檢測報告提供的數據信息進行修改，否則修改無從下手。這在大型平板結構件的研制生產中得到了有效的驗證，如零件上數千個細縫的位置尺寸、大小和角度是設計人員依據整機性能要求，根據模擬仿真的效果，經設計反復計算確定的理論尺寸。我們通過三坐標測量再給出實際尺寸，在整機電性能測試時找出規律和誤差，從而確定細縫的正確尺寸及位置。這就減少了多次實驗的環節，大大提高了工作效率。正是基于三坐標的報告，使設計在很短的時間里提出了改進意見，經過兩個批次的生產，產品的各項性能指標均達到了優良，大大縮短了研發周期。

2 三坐標測量機是驗證工藝設計是否成功的依據

工藝設計的目的是通過各種工藝制造過程，使制造出來的零件完全達到設計要求。工藝設計最困難的零件是那些形位公差要求高的零件，零件形位公差要求精度不同，工藝過程的設計是相差很大的。以大型平板結構件的細縫加工來說，細縫尺寸約在1.2×10 mm的長圓槽，且每一個槽的位置和大小尺寸都不相同（見圖1），給加工帶來了難度。第一批加工時，用一把刀將長圓槽按尺寸銑到位，經三坐標測量發現所有圓槽的長度和寬度尺寸（即形狀公差）都超差。我們與數控編程技術人員分析，發現高速銑由于速度高在加工長圓槽時其圓弧部分總是加工不完全。在第二批加工時程序上又增加了一道精銑，即用第一把刀加工達尺寸，用第二把刀按原路徑重走一遍，目的是把第一把刀加工不完全的部分用第二把刀補充加工完整，雖然多花費了時間，但零件尺寸達到了設計要求，細縫的加工明顯得到改善，電性能參數達到優良。另外對每個批次的原材料及前期處理所處狀態、機床現狀、所選刀具不同，在具體加工中為確保零件加工的合格率，我們對首件進行檢測，為數控加工程序確定進刀位置、刀具補償的大小、刀具磨損程度、分粗、細幾道工序等多方面細節入手，和工藝人員共同分析論證，最終確定加工方法，再進行批量加工。因此，在機械制造業中，要設計某個精度，要加工到某個精度，首先要能有測試這個精度的手段，否則設計和加工便成了一句空話。

圖1

3 三坐標測量機是提供零件質量完整的依據

設計一個零件必然包括尺寸公差、形狀公差和位置公差三個方面，對尺寸公差使用普通長度量具便可實現檢測，而且工廠均配備有較完整的普通長度量具，對這項看得見摸得著的尺寸是不敢馬虎的。但對形位公差的檢測就完全不一樣了，因為零件的形位公差是普通長度量具無法測量的，特別是對于大一點的箱體零件、殼體零件、盤類零件的形位公差檢具更是缺乏。以往形位公差是靠機床、靠工裝、靠工藝來保證，但保證到何種程度便成了一個未知數，形位公差的質量是否保證成了“人治”，而不是“法治”。質量合格與否的判定帶有很大的隨意性。一個零件如果只檢測了尺寸公差合格，不檢查形位公差是否合格，是不能判斷該零件質量一定合格的。而三坐標測量機恰恰對零件的形位公差檢測是強項。它的特點是高精度（可達μm級）、高效率，對形位公差的檢測時在一次安裝中完成，對工件不需進行特殊調整，只要簡單地調用所對應的軟件就能完成各種尺寸公差和形位公差的測量任務，這些都是傳統測量技術無法實現的功能。（見圖2）

因此，三坐標測量與機械設計、工藝設計共為機械工程的三大技術支柱，三者互相依存，密切相關，缺一不可。如果一個機械制造企業，特別是生產高精度零件的廠，沒有三坐標測量機便沒有基本手段為機械設計提供客觀根據，便沒有基本手段確保實現機械設計意圖，不能保證工藝過程的實現，不能認識工藝過程規律和改進發展工藝方法。所以，采用先進的信息化數字測量技術和產品來迅速提升機械制造業水平，是當前一個重要的發展方向。

圖2

作為三坐標測量，我們在新品開發過程中，不能只作為檢驗零件結果的常規，應充分發揮三坐標測量機的擴展功能。現代三坐標測量機不僅能在計算機控制下完成各種復雜測量，而且可以通過與數控機床交換信息，實現對加工的控制，并且還可以根據測量數據，實現反求工程，使三坐標測量機的功效得到充分的發揮和應用。

參考文獻

[1]王植槐，等.汽車制造檢測技術[M].北京理工大學出版社，2000.

[2]孟少農.機械加工工藝手冊[M].機械工業出版社，1992.

[3]黃長藝，等.機械工程測量與試驗技術[M].機械工業出版社，2000

[4]費業泰.誤差理論與數據處理[M].機械工業出版社，2000.

[5]梁榮茗.三坐標測量機的設計、使用、維修與檢定[M].中國計量出版社，2001.

[6]王昊.三坐標測量技術在汽車制造業中的應用[J].現代制造工程，2005（07）.endprint

摘 要 三坐標測量機作為一種高精度的通用測量設備已經有了幾十年的發展歷史，它不僅可以進行零件和部件的尺寸、形狀及位置的檢測，同時也是檢驗設計、工藝、機械加工是否合理的最有效的手段。由于在工業生產領域中的應用越來越廣泛，也越來越受到生產型企業的重視。

關鍵詞 三坐標測量；新品；應用

中圖分類號：TH721 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0092-02

在20世紀90年代以后，隨著我國汽車工業大量引進國外汽車制造技術，三坐標測量機在我國汽車工業中也得到了迅速地引進和使用，為我國汽車制造的高速發展起著巨大的作用。隨著制造技術的飛速發展，特別是計算機輔助制造技術的應用，零件的加工質量有了極大的提高，為切實保障零件的加工質量，需要有快速可靠的測量設備與之配套；另一方面是由于電子技術、數字控制技術以及精密加工技術的發展為三坐標測量機的產生提供了技術基礎。目前，三坐標測量機已廣泛用于機械制造業、汽車工業、電子工業、航空航天工業和國防工業等各部門，成為現代工業檢測和質量控制不可缺少的萬能測量設備。

作為機械制造企業，為適應當今制造技術的飛速發展，不斷引進新技術、新設備。尤其是數字控制技術以及精密加工技術的應用，大大提高了零件的加工水平和加工質量。比如近年來研制生產的大型平板結構件，是我廠某產品的核心零件，該零件屬多孔薄壁件，其上有數千個Φ1.2 mm長圓槽，零件極易變形，且每個槽的位置尺寸、大小和角度都各不相同，零件精度要求較高，給機械加工增加了難度。以往該零件根據使用要求外購，成本高、零件質量又不理想。正是依托先進的制造技術，使零件的精確加工制造已成為現實，在整個零件的生產制造過程中，要切實保障零件的加工質量，就必須有相應的測量技術手段。而三坐標測量機是集精密測量技術、光機電一體化技術、計算機技術于一體的高科技測量設備。它不僅可以進行零件和部件的尺寸、形狀及相互位置的檢測，而且實現對加工的控制。所以三坐標測量機為我廠的新品研發起到了舉足輕重的作用，為企業帶來的經濟效益是無可質疑的。

1 三坐標測量機是驗證機械設計是否成功的依據

任何產品都是由若干零件組合而成的，一個產品的性能指標的完成，最終要將總的性能指標分解到每一個零件的技術要求上。驗證一個產品設計是否成功，就必須使每一個零件的所有技術要求（必然包括形位公差）經檢驗都達到了，說明這項設計獲得了成功，反之，如果每個零件檢查出各項技術要求達不到，而整機性能達到要求，就完全有理由證明設計是不成功的。而設計要改進也必須根據零件檢測報告提供的數據信息進行修改，否則修改無從下手。這在大型平板結構件的研制生產中得到了有效的驗證，如零件上數千個細縫的位置尺寸、大小和角度是設計人員依據整機性能要求，根據模擬仿真的效果，經設計反復計算確定的理論尺寸。我們通過三坐標測量再給出實際尺寸，在整機電性能測試時找出規律和誤差，從而確定細縫的正確尺寸及位置。這就減少了多次實驗的環節，大大提高了工作效率。正是基于三坐標的報告，使設計在很短的時間里提出了改進意見，經過兩個批次的生產，產品的各項性能指標均達到了優良，大大縮短了研發周期。

2 三坐標測量機是驗證工藝設計是否成功的依據

工藝設計的目的是通過各種工藝制造過程，使制造出來的零件完全達到設計要求。工藝設計最困難的零件是那些形位公差要求高的零件，零件形位公差要求精度不同，工藝過程的設計是相差很大的。以大型平板結構件的細縫加工來說，細縫尺寸約在1.2×10 mm的長圓槽，且每一個槽的位置和大小尺寸都不相同（見圖1），給加工帶來了難度。第一批加工時，用一把刀將長圓槽按尺寸銑到位，經三坐標測量發現所有圓槽的長度和寬度尺寸（即形狀公差）都超差。我們與數控編程技術人員分析，發現高速銑由于速度高在加工長圓槽時其圓弧部分總是加工不完全。在第二批加工時程序上又增加了一道精銑，即用第一把刀加工達尺寸，用第二把刀按原路徑重走一遍，目的是把第一把刀加工不完全的部分用第二把刀補充加工完整，雖然多花費了時間，但零件尺寸達到了設計要求，細縫的加工明顯得到改善，電性能參數達到優良。另外對每個批次的原材料及前期處理所處狀態、機床現狀、所選刀具不同，在具體加工中為確保零件加工的合格率，我們對首件進行檢測，為數控加工程序確定進刀位置、刀具補償的大小、刀具磨損程度、分粗、細幾道工序等多方面細節入手，和工藝人員共同分析論證，最終確定加工方法，再進行批量加工。因此，在機械制造業中，要設計某個精度，要加工到某個精度，首先要能有測試這個精度的手段，否則設計和加工便成了一句空話。

圖1

3 三坐標測量機是提供零件質量完整的依據

設計一個零件必然包括尺寸公差、形狀公差和位置公差三個方面，對尺寸公差使用普通長度量具便可實現檢測，而且工廠均配備有較完整的普通長度量具，對這項看得見摸得著的尺寸是不敢馬虎的。但對形位公差的檢測就完全不一樣了，因為零件的形位公差是普通長度量具無法測量的，特別是對于大一點的箱體零件、殼體零件、盤類零件的形位公差檢具更是缺乏。以往形位公差是靠機床、靠工裝、靠工藝來保證，但保證到何種程度便成了一個未知數，形位公差的質量是否保證成了“人治”，而不是“法治”。質量合格與否的判定帶有很大的隨意性。一個零件如果只檢測了尺寸公差合格，不檢查形位公差是否合格，是不能判斷該零件質量一定合格的。而三坐標測量機恰恰對零件的形位公差檢測是強項。它的特點是高精度（可達μm級）、高效率，對形位公差的檢測時在一次安裝中完成，對工件不需進行特殊調整，只要簡單地調用所對應的軟件就能完成各種尺寸公差和形位公差的測量任務，這些都是傳統測量技術無法實現的功能。（見圖2）

因此，三坐標測量與機械設計、工藝設計共為機械工程的三大技術支柱，三者互相依存，密切相關，缺一不可。如果一個機械制造企業，特別是生產高精度零件的廠，沒有三坐標測量機便沒有基本手段為機械設計提供客觀根據，便沒有基本手段確保實現機械設計意圖，不能保證工藝過程的實現，不能認識工藝過程規律和改進發展工藝方法。所以，采用先進的信息化數字測量技術和產品來迅速提升機械制造業水平，是當前一個重要的發展方向。

圖2

作為三坐標測量，我們在新品開發過程中，不能只作為檢驗零件結果的常規，應充分發揮三坐標測量機的擴展功能。現代三坐標測量機不僅能在計算機控制下完成各種復雜測量，而且可以通過與數控機床交換信息，實現對加工的控制，并且還可以根據測量數據，實現反求工程，使三坐標測量機的功效得到充分的發揮和應用。

參考文獻

[1]王植槐，等.汽車制造檢測技術[M].北京理工大學出版社，2000.

[2]孟少農.機械加工工藝手冊[M].機械工業出版社，1992.

[3]黃長藝，等.機械工程測量與試驗技術[M].機械工業出版社，2000

[4]費業泰.誤差理論與數據處理[M].機械工業出版社，2000.

[5]梁榮茗.三坐標測量機的設計、使用、維修與檢定[M].中國計量出版社，2001.

[6]王昊.三坐標測量技術在汽車制造業中的應用[J].現代制造工程，2005（07）.endprint