摘 要 油泵體是不斷把發動機油低殼里的機油送出去以達到潤滑發動機各個需要潤滑的零部件的目的 ,它依靠一對齒輪的高速旋轉運動輸送油。轉運動輸送油。當一對齒輪在泵體內作高速嚙合傳動時，嚙合區內右邊空間的壓力降低而產生局部真空，油池內的油在大氣壓的作用下進入油泵低壓區內的吸油口，隨著齒輪的轉動，齒槽中的油不斷地沿著路徑方向被帶到左邊的壓油口將油壓出，并輸送到機器中需要潤滑的地方。油泵體在整個機油泵中起著很重要的作用。泵體的尺寸精度、表面粗糙度直接影響機油泵的工作穩定性和泵的壽命。 在以往測量油泵體的過 程中，由于油泵體的位置公差多、控制要求嚴，檢測手段落后，因而一直存在測量效率低，測量精度差等一系列的問題，隨著科技的發展，生產效率的問題，三坐標測量儀以其精確的測量數據被廣泛的應用于生產中。因此三坐標測量油泵體方案的制定與實施的研究課題由此展開。 首先，以點代面，確定研究的方向和重點放在對泵體的關鍵尺寸的測量上，明確了關鍵尺寸及其涉及的測量內容。為了對新的測量方法有一個全面認識，簡要地對被測要素的測量理論和現有的測量方法進行介紹。 其次，作為本課題的研究重點，論文對三坐標測量儀的測量原理 、基本測量要素的三坐標測量原理以及本課題所涉及的關鍵位置尺寸在三坐標上如何測量及其簡化測量方法進行了論述。主要通過油泵體測量的程序的介紹，對測量程序的構成和控制重點進行了論述。同時，論文還對三坐標測量儀的各種性能參數及其選購注意事項進行了簡要的分析。 考慮到測量和加工工藝的密切聯系，論文對泵體的加工主體工藝進行了介紹。為強調測量應與加工相結合，重點按不同的加工方式，如數控加工中心、通用加工設備而展開測量方法的研究，從而明確了針對不同的加工方法所需要控制的重點。由此得出只有有效的結合加工工藝，三坐標 測量才能真正的提高檢測效率。 分析和處理在測量過程中引起的測量誤差是本文研究的另一個重點。論文對三坐標在泵體測量過程中存在的問題進行了介紹，并針對具體問題，通過一定的數據分析，研究了其產生的原由及其解決方法。強調在三坐標測量過程中，誤差產生的原因是多方面的。單單依靠測量儀的精度，而忽視測量方法的研究，必定會導致測量誤差的產生。同時，對在具體測量過程中需要注意的幾個問題進行了介紹。 最后，論文簡要地論述了三坐標測量在泵體檢驗過程中的具體應用及其作用。針對新型生產方式對生產過程控制的要求，明 確三坐標測量儀在具體過程控制中的應用。 關鍵詞 ：油泵體，三坐標，測量，誤差 Abstract Pump stock is the principle part of fuel injection pump. In the past check process, because of various positional tolerance、 rigorous control needs 、 backward detecting means, low measure effect、 poor measure ,accuracy and other programs always exist. With the fast and fast development of new product open-up and more various processing methods, how to improve measure methods to fit more strict needs to process control is the urge program to solve in measure field of our company. According to practical situation “(our company have purchased a CMM and three height gauges to improve measure equipment), at present, focal point is the research about advanced measure method and how to inseparably effective jion advanced measure method with practical check work together. This research thesis is based on it. First, thesis makes clear to put research direct and emphasis on measure of new product dimension and relative measure requirement. To have a overall understanding, thesis also make a simply introduction of measure theory about relative element under test and owned measure method. Second, as the focal point of research, thesis gives expound to measure principle of CMM、three co-ordinate measure principle of basis element under test and how to measure and simplify measure on measure of relative key position dimension in CMM. In this chapter, thesis also gives a principal analysis of different proformance index of CMM and item on how to purchase. Third, to point out the link between measure and processing method, thesis gives introduce of main processing method, emphasis the join between measure and processing. Measure should spread out on basis of different processing method, for instance, numerically-controlled machining center、 general manufacturing installation, definite main control point to different processing method. Thesis points out that CMM can really improve check effect, this must depend on effective join with manufacture process. Forth, how to analysis and deal with measure error caused in measure process is another important research content, thesis introduces main problems in pump stock measure using CMM, and to concrete problem, through regular data analysis, thesis states that which cause these problems and how to solve. Thesis also emphasis that, in measure process, there are many element which can cause error. Only put eye on accuracy of measuring machine, but omit research of measure method, this must cause error. There are several programs to notice in measure process in this chapter. Last, thesis concisely shows clear concrete apply and function of CMM in pump stock check process. It also make clear concrete usage in processing control of CMM, which is aimed at production process require to new production system. Final, combining practical apply needs, thesis gives several aspects of develop direction of CMM. Key words: fuel injection punp, CMM, measure, error 目 錄 摘 要 . I 目 錄 . III 1 緒論 . 1 1.1 本課題的研究內容和意義 . 1 1.2 國內外的發展概況 . 1 1.3 本課題達到的要求 . 2 2 三坐標測量儀介紹 . 3 2.1 三坐標測量儀簡介 . 3 2.2 三坐標測量儀的工作原理及其組成 . 3 2.3 三坐標測量儀的主要特征 . 4 2.4 三坐標測量儀應用領域 . 5 2.4.1 三坐標測量 儀 在模具行業中的應用 . 6 2.4.2 三坐標測量 儀 在汽車行業的應用 . 6 2.4.3 三坐標測量 儀 在發動機制造中的應用 . 7 3 改進油泵體測量，用三坐標測量儀測量油泵體 . 8 3.1 改進油泵體測量的重要性 . 8 3.1.1 改進泵體是許多公司產品發展的需要 . 8 3.1.2 改進油泵體測量是生產方式轉變的需要 . 8 3.2 油泵體關鍵尺寸的確定 . 9 3.3 三坐標測量儀在油泵體生產過程控制中的應用 . 11 3.3.1 生產過程控制的必要 . 11 3.3.2 生產過程控制的具體實 施 . 12 3.3.3 油 泵體過程控制的實 施重點 . 13 3.4 三坐標測量儀在油泵體測量中所起的作用 . 13 3.4.1 提高檢測效率 . 13 3.4.2 加強設備管理 . 14 3.4.3 降低檢測裝置的投入 . 14 3.4.4 降低檢測工作強度 . 14 4 制定油泵體檢測方案 . 15 4.1 泵體關鍵尺寸測量的實現方法 . 15 4.2 了解油泵體的測量要素 . 15 4.3 泵體基本測量要素的測量 . 15 4.4 泵體位置尺寸的測量 . 16 4.4.1 位置度的三坐標測量 . 17 4.4.2 同軸度的三坐標測量 . 18 4.5 檢測方案編制 . 20 5 實施檢測方案 . 21 5.1 三坐標測量的測量準備 . 21 5.1.1 測量準備 . 21 5.1.2 數據采集 . 23 5.1.3 數據處理 . 24 5.2 進行測量并對油泵體關鍵尺寸測量的理論分析及現行測量方法研究 . 24 5.2.1 油泵體平面測量與分析 . 24 5.2.2 孔徑測量與分析 . 25 5.2.3 孔距測量與分析 . 27 5.2.4 位置公差的測量分析 . 28 5.2.5 垂直度測量與分析 . 29 5.2.6 平行度測量與分析 . 32 5.2.7 位置度測量 . 35 5.2.8 同軸度的測量 . 37 6 油泵體測量中存在的問題及改進方法 . 39 6.1 三坐標測量過程中存在的問題 . 39 6.1.1 概述 . 39 6.1.2 測量數據 . 39 6.2 測量分析及其解決方案 . 40 6.2.1 測量誤差概述 . 40 6.3 三坐標綜合精度的簡單評估 . 43 6.4 垂直度測量誤差 . 44 6.5 測量注意問題 . 46 6.5.1 清洗問題 . 46 6.5.2 采集點數量問題 . 46 7 結論與展望 . 48 7.1 結論 . 48 7.2 展望 . 48 致謝 . 49 參考文獻 . 50 1 緒論 隨著市場競爭的日益激烈，各企業都在想方設法減少制造成本，提高生產效率，在引進先進數控機床、提高生產加工水平的同時，越來越多的人已將目光轉向如何提高現場的生產管理水平與過程質量控制方衙上來。過程質量控制的一項重要工作就是過程檢驗，其目的就在于防止或大大降低產品最終檢驗所帶來的交貨期風險與讓步風險，同時，可以避免不必要的加工工時損失與廢品損失。為了達到過程檢驗能及時、準確、有效，就必須把質 量管理技術和測量技術有機地結合起來加以實施，具體地說就是從挎制方法與控制手段兩方面一起考慮。控制方法可以通過編制質量計劃、采用 SPC(統計過程控制 )控制質量變異、目視控制等加強對現場的監控力度；控制手段就是要改善現場的測試方法與設施，提高檢測系統對異常信息的識別與反饋的速度與準確性。隨著電子技術和計算機技術的飛速發展，各種數顯、數摔、微電腦化的測量設備以越來越多的應用于現場的檢測過程中，控制的方法和種類也各種各樣。有用于設備監控的切削狀態監測技術，針對加工過程中的各種參數，如切削力、功率、溫度、振動、噪聲等 實施監控，從而間接判斷刀具磨、破損的狀況等；有用于在線檢測加工 工件尺寸、形狀公差的氣動、電動、電渦流測量方法。當然，在目前生產過程中，應用技術較為成熟且應用領域較為廣泛的仍是線外測量，采用合適的測量設備針對加工的零件進行有效的測量。現在，為了配合 CIMS、 FMS 對生產監測的要求的最有效的方法就是采用柔性化的測試設備 ,無疑 ,三坐標測量機是其中最具代表的。由于技術水平的提高以及加工環境的改善 ,生產型的三坐標測量機以其高準確性、高效測量范圍廣等優點 ,越來越廣泛地應用與機械、電子、汽車、飛機等工業部門 ,用于零件尺 寸及相互位置的檢測 ,操作也更加簡便，完全可以滿足各種檢測要求，因而在生產過程控制中發揮更加重要的作用。基于這個原因，本章重點剖析現有生產用三坐標測量機的功能、性能及其經濟性，從中提出滿足本課題需要的最佳選型。 1.1 本課題的研究內容和意義 油泵體是不斷把發動機油低殼里的機油送出去以達到潤滑發動機各個需要潤滑的零部件的目的 ,它依靠一對齒輪的高速旋轉運動輸送油。油泵體具有結構簡單、運行可靠、操作和維護方便及用途廣泛等特點適用于抽送不含固體顆粒，不容于水，溫度在 -10 60范圍內的氣體，是造紙、煙草、食品、紡 織、冶金、煤炭及化工等行業用作真空脫水，真空干燥，真空過濾和壓送氣體的理想產品。 在以往的檢測過程中，由于油泵體位置公差多、控制要求嚴、檢測手段落后，因而存在測量效率低、測量精度差等一系列問題。隨著一些公司新產品開發速度不斷加快、加工方法日益多元化，如何改進測量方法和手段，以適應新的生產模式下對過程控制更為嚴格的要求是目前大多數公司在測量方面急需解決的問題。 而三坐標測量儀是測量和獲得尺寸數據的最有效的方法之一，因為它可以代替多種表面測量工具及其昂貴的組合量規，并把復雜的測量任務所需時間從小時減到分鐘。三坐 標測量儀的功能是快速準確地評價尺寸數據，為操作者提供關于生產過程狀況的有用信息，這與所有的手動測量設備有很大的區別。 1.2 國內外的發展概況 在科學技術大力發展的今天，產品的自動化生產以成為主流，更多的企業追求的是高 生產效率，過去的測繪技術大多是靠人為完成的，隨著技術的提高，對技術要求越來越精密。油泵體的尺寸，形位的測量以往都是靠人工手動測繪，測出的結果很不精確，而且還會常常出錯，達不到零件的生產要求，隨著技術的不斷改進，越來越多的緊密儀器出現，解決了測繪難的問題。而三坐標測量儀是目前測量油泵體尺寸、形位 等最準確的，也是最適用的精密儀器。 精密測量儀器從二次元影像測量儀出現的那一刻，就真正的的進入到了高精度測量儀的發展時代，也正是從那個時代開始，高精度測量儀從手動影像測量儀、 CNC二次元到手動三坐標測量儀，再到 CNC三次元，一步一步的發展到情況允許下的最高端儀器。 我們知道，精密測量儀器在沒有進入高精密測量儀之前，我們所使用的檢測儀器只是原始的投影機而已，這種機器無論是測量功能，還是測量精度都有著很大缺憾。于是，為了適應市場的發展需求，二次元影像儀出現在市場與客戶的視野中，精密測量儀也迎來了高精度測量儀高速 發展時代。 在高精密測量儀中，二次元影像測量儀和三坐標測量儀是兩個主要的檢測儀器，其中，二次元在高精度測量儀的發展中，奠定了發展的堅實基礎，同時促進了高精密測量儀的發展，而三坐標測量儀在其中扮演著不可或缺的角色。 在三次元測量儀出現之前，相信很多人都不會相信會有這種機器的出現，可是事實證明三坐標測量儀的出現完全是社會與市場發展的必然產物。當然，在高精度測量儀以后的發展歷程中，為了更好的實現檢測的目標，可能會出現更高端的檢測儀器。但是在它出現之前，三坐標測量儀將會仍然是高精密測量儀器中最為先進的檢測儀器。 于 是我們得出這樣的結論，三坐標測量儀在高精密測量儀的發展歷程中，也許只是行業發展的一個過渡性產物，可是在高精度測量儀的過渡過程中，三次元測量儀將繼續以高尖端檢測儀器的成分，在精密測量儀器行業中享受最高級的待遇。 1.3 本課題達到的要求 熟悉油泵體，了解油泵體的尺寸、形位公差以及表面粗糙度，確定泵體的關鍵尺寸，改進泵體的測量方法，分析泵體的尺寸、形位公差。 熟悉 三坐標測量儀 的 工作原理與結構。了解三坐標測量儀，并能夠熟悉的操作三坐標測量儀，了解三坐標測量儀的方法的實施和應用研究 。制定出三坐標測量儀對油泵體的檢 測方案，并且能夠分析測量誤差。 最后對油泵體的測量和三坐標測量儀的應用提出改進意見。 2 三坐標測量儀介紹 2.1 三坐標測量儀簡介 三坐標即三坐標測量機，英文 Coordinate Measuring Machining，縮寫 CMM， 三坐標測量儀是指在一個六面體的空間范圍內，能夠表現幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器，又稱為 三坐標測量機 或三坐標量床。三坐標測量儀又可定義 “一種具有可作三個方向移動的探測器，可在三個相互垂直的導軌上移動，此探測器以接觸或非接觸等方式傳遞訊號，三 個軸的位移測量系統（如 光柵尺 ）經數據處理器或計算機等計算出工件的各點（ x，y， z）及各項功能測量的儀器 ”。三坐標測量儀的測量功能應包括尺寸精度、定位精度、幾何精度及 輪廓 精度等。 三坐標測量儀三軸均有氣源制動開關及微動裝置，可實現單軸的精密傳動，數據采集系統采用高性能手動三坐標專用系統，可靠性好。應用于產品設計。模具裝備。齒輪測量。葉片測量機械制造。工裝夾具。汽摩配件。電子電器 而本課題測量油泵體所使用的是懸臂式三坐標測量儀（如圖所示） 圖 2.1 懸臂式三 坐標測量儀 2.2 三坐標測量儀的工作原理及其組成 任何形狀都是由三維空間點組成的，所有的幾何量測量都可以歸結為三維空間點的測 量，因此精確地進行空間點 坐標 的采集，是評定任何幾何形狀的基礎。 坐標測量機 的基本原理是將被測零件放入它允許的測量空間范圍內，精確地測出被測零件表面的點在空間三個坐標位置的數值，將這些點的坐標數值經過計算機處理，擬合形成測量元素，如圓、球、圓柱、圓錐、曲面等，經過數學計算的方法得出其形狀、位置公差及其他幾何量數據。 在測量領域中， 光柵尺 及以后的容柵、磁柵、激光干涉儀的出現，革命性地把尺 寸信息數字化，不但可以進行數字顯示，而且為幾何量測量的計算機處理和控制打下基礎。 三坐標測量儀 可定義為 “一種具有可作三個方向移動的探測器，可在三個相互垂直的導軌上移動，此探測器以接觸或非接觸等方式傳送訊號，三個軸的位移測量系統 ( 如光學尺 ) 經數據處理器或計算機等計算出工件的各點坐標 (X、 Y、 Z)及各項功能測量的儀器 ”。三坐標測量儀的測量功能應包括尺寸精度測量、定位精度測量、幾何精度測量及輪廓精度測量等。 測量時還允許建立臨時的測量參照坐標系，即可以，臨時把工件某點作為坐標原點，以便測量相對尺寸。此外，還 提供直角坐標系與極坐標系之間的相互轉換功能，以及公制與英制的相互轉換功能等三坐標測量機的基本功能是以三維坐標值的表式輸出。此時，測頭的位置對應于工件表面上點的位置。 應當指出的是三坐標測量都是針對某一特征要素進行的，如點、線、面、圓、圓柱等，當不清楚工件表面形狀時，球和工件表面的接觸位置是不可能從幾何學上解出。 整個三坐標測量系統可以分為非控制系統和控制系統兩部分。非控制系統包括測量頭、測長系統、導軌、工作臺、 XYZ 三軸驅動系統、測量臂、安全防護裝置，如果導軌為氣浮導軌，還應有空氣軸承、氣動平衡裝置、空氣過 濾及壓力調前裝置，控制系統包括計算機系統、測頭控制器、測量機控制器、各種安全開關和警示裝置、便攜式操縱控制盒等等， .其中計算機系統還包含了硬件和軟件兩部分。硬件部分與一般的計算機配置基本相同，而評定測量機好壞的關鍵指標之一就是其軟件編制，因為其直接牽涉到測量數據的處理是否有效，還有其適用性是否能滿足實際測量的要求。由于三坐標生產廠商的測量軟件，無論是自主開發還是通過第三方開發，其算法都必須符合 ISO 1101 和 ANSI Y14.5 關于形位公差的制訂標準，且軟件由專門的認證機構如德國的 PTB 予以確認，因而其 有效性可以得到保證。 2.3 三坐標測量儀的主要特征 單邊活動橋式結構，顯著提高運動性能，確保測量精度及穩定性 三軸導軌均采用高精密天然花崗巖，具有相同的溫度特性及剛性配上高精度自潔式預應力氣浮軸承，是確保機器精度長期穩定的基礎，同時軸承受力沿軸向方向，受力穩定均衡，有利于保證機器硬件壽命。 三軸導軌均采用自潔式預載荷高精度空氣軸承，運動更平穩，導軌永不受磨損 。 采用 小 孔出氣專利技術，耗氣量為 30L/Min，在軸承間隙形成冷凝區域，抵消軸承運動摩擦帶來的熱量，增加設備整體熱穩定性。仔細研究各廠家的技 術指標，會發現： 歐潼精密的耗氣量為 30L/Min，而其他的廠家在 50-150L/MIN 之間 . 按照物理學理論，當氣體以一定的壓力通過圓孔的時候，會因為氣體摩擦產生熱量，在高精密測量中，微小的熱量也會影響精度的穩定性，而當出氣孔的孔徑小于一定的直徑的時候，卻會相反的會在出氣孔的周圍形成冷凝效應 ! 正是利用這一物理學原理，采用歐潼小孔出氣的技術，使得冷凝效 應恰恰抵消測量中因為空氣摩擦產生的微弱熱量，使得設備保持長時間的溫度穩定性，從而保證精度穩定性！ RENISHAW 自粘開放式金屬光柵尺，更接近花崗巖 基體的熱膨脹系數，提高了設備的穩定性 RENISHAW UCC 高速高精度自動控制系統，內嵌 32位微處理器，真正實現實時控制；上下位采用光纖通訊，增強了電氣抗干擾能力 軟件特點 軟件運行在 WINDOWS 2000/XP 環境下，全中文界面；面向對象的編程方式，支持圖形鏡像功能。 三維 CAD 數模導入、再現實體或線架模型、 DMIS、 STEP 文件導入導出、測量結果的 IGES 文件輸出，支持逆向工程。 動態 CMM 模型，支持測量機和測頭的模擬和 RENISHAW 測頭圖形庫。 測頭管理功能，可動態選擇多種測針。 幾何元 素的測量，包括點、線、面、圓、球、圓柱、圓錐等等； 曲線、曲面掃描，支持點位掃描功能， IGES 文件的數據輸出， CAD 名義數據定義、ASCII 文本數據輸入、名義曲線掃描、符合公差定義的輪廓分析。 形位公差的計算，包括直線度、平面度、圓度、圓柱度、垂直度、傾斜度、平行度、位置度、對稱度、同心度等等； 支持傳統的數據輸出報告、圖形化檢測報告、圖形數據附注、數據標簽輸出等多種輸出方式； 工件坐標系管理，指定基準面（軸）即可生成工件坐標系，并可實現坐標系平移、旋轉及迪卡爾坐標和極坐標的相互轉換，支持 3-2-1找正。 誤差補償功能，進一步提高機器測量精度。 2.4 三坐標測量儀應用領域 測量高精度的幾何零件和曲面； 測量復雜形狀的機械零部件； 檢測自由曲面； 可選用接觸式或非接觸式測頭進行連續掃描。 主要用于機械、汽車、航空、軍工、家具、工具原型、機器等中小型配件、模具等行業中的箱體、機架、齒輪、凸輪、蝸輪、蝸桿、葉片、曲線、曲面等的測量，還可用于電子、五金、塑膠等行業中，可以對工件的尺寸、形狀和形位公差進行精密檢測，從而完成零件檢測、外形測量、過程控制等任務。 制造業中的質量目標在于將零件的生產與設計要求 保持一致。但是，保持生產過程的一致性要求對制造流程進行控制。建立和保持制造流程一致性最為有效的方法是準確地測量工件尺寸，獲得尺寸信息后，分析和反饋數據到生產過程中，使之成為持續提高產品質量的有效工具。 三坐標測量 儀 是測量和獲得尺寸數據的最有效的方法之一，因為它可以代替多種表面測量工具及昂貴的組合量規，并把復雜的測量任務所需時間從小時減到分鐘，并快速準確地評價尺寸數據，為操作者提供關于生產過程狀況的有用信息。 2.4.1 三坐標測量儀在模具行業中的應用 三坐標測量 儀 在模具行業中的應用相當廣泛，它是 一種設計開發、檢測、統計分析的現代化的智能工具，更是模具產品無與倫比的質量技術保障的有效工具。當今主要使用的三坐標測量 儀 有橋式測量機、龍門式測量機、水平臂式測量機和便攜式測量機。測量方式大致可分為接觸式與非接觸式兩種，目前 Metris LK 的測量機在兩項技術上位居世界前列。 模具的型芯型腔與導柱導套的匹配如果出現偏差，可以通過三坐標測量機找出偏差值以便糾正。在模具的型芯型腔輪廓加工成型后，很多鑲件和局部的曲面要通過電極在電脈沖上加工成形，從而電極加工的質量和非標準的曲面質量成為模具質量的關鍵。因此，用三坐標 測量 儀 測量電極的形狀必不可少。 三坐標測量機可以應用 3D 數模的輸入，將成品模具與數模上的定位、尺寸、相關的形位公差、曲線、曲面進行測量比較，輸出圖形化報告，直觀清晰的反映模具質量，從而形成完整的模具成品檢測報告。 在某些模具使用了一段時間出現磨損要進行修正，但又無原始設計數據 (即數模 )的情況下，可以用截面法采集點云，用規定格式輸出，探針半徑補償后造型，從而達到完好如初的修復效果。 當一些曲面輪廓既非圓弧，又非拋物線，而是一些不規則的曲面時，可用油泥或石膏手工做出曲面作為底胚。然后用三坐標測量機測出各個截面上 的截線、特征線和分型線，用規定格式輸出，探針半徑補償后造型，在造型過程中圓滑曲線，從而設計制造出全新的模具。 三坐標測量 儀 以其高精度高柔性以及優異的數字化能力，成為現代制造業尤其是模具工業設計、開發、加工制造和質量保證的重要手段。我側重談一下測量機對于模具工業的兩個重要作用。 第一、測量 儀 能夠為模具工業提供質量保證，是模具制造企業測量和檢測的最好選擇。測量機在處理不同工作方面的靈活性以及自身的高精度，使其成為一個仲裁者。在為過程控制提供尺寸數據的同時，測量機可提供入廠產品檢驗、機床的校驗、客戶質量認證、量規 檢驗、加工試驗以及優化機床設置等附加性能。高度柔性的三坐標測量機可以配置在車間環境，并直接參與到模具加工、裝配、試模、修模的各個階段，提供必要的檢測反饋，減少返工的次數并縮短模具開發周期，從而最終降低模具的制造成本并將生產納入控制。 第二、測量 儀 具備強大的逆向工程能力，是一個理想的數字化工具。通過不同類型測頭和不同結構形式測量機的組合，能夠快速、精確的獲取工件表面的三維數據和幾何特征，這對于模具的設計、樣品的復制、損壞模具的修復特別有用。此外，測量機還可以配備接觸式和非接觸式掃描測頭，并利用 PC-DMIS 測 量軟件提供的強大的掃描功能，完成具備自由曲面形狀特征的復雜工件 CAD 模型的復制。無需經過任何轉換，可以被各種 CAD 軟件直接識別和編程，從而大大提高了模具設計的效率。 具體來說，在模具制造企業中應用測量機完成設計和檢測任務時，要密切關注測量基準的選擇、測頭的標定和選擇、測點數及測量位置的規劃、坐標系的建立、環境的影響、局部幾何特征的影響、 CNC 控制參數等多方面的因素。這當中的每一個因素，都足以影響測量結果的精確和效率。 2.4.2 三坐標測量儀在汽車行業的應用 坐標測量 儀 是通過測頭系統與工件的相對移動，探 測工件表面點三維坐標的測量系統。通過將被測物體置于三坐標測量機的測量空間，利用接觸或非接觸探測系統獲得被測物體 上各測點的坐標位置，根據這些點的空間坐標值，由軟件進行數學運算，求出待測的幾何尺寸和形狀、位置。因此，坐標測量機具備高精度、高效率和萬能性的特點，是完成各種汽車零部件幾何量測量與品質控制的理想解決方案。 汽車零部件具有品質要求高、批量大、形狀各異的特點。根據不同的零部件測量類型，主要分為箱體、復雜形狀和曲線曲面三類，每一類相對測量系統的配置是不盡相同的，需要從測量系統的主機、探測系統和軟件方面進行相 互的配套與選擇。 2.4.3 三坐標測量儀在發動機制造中的應用 在現代制造業中，高精度的綜合測量機越來越多的應用于生產過程中，使產品質量的目標和關鍵漸漸由最終檢驗轉化為對制造流程進行控制，通過信息反饋對加工設備的參數進行及時的調整，從而保證產品質量和穩定生產過程，提高生產效率。 發動機是由許多各種形狀的零部件組成，這些零部件的制造質量直接關系到發動機的性能和壽命。因此，需要在這些零部件生產中進行非常精密的檢測，以保證產品的精度及公差配合。在現代制造業中，高精度的綜合測量機越來越多的應用于生產過程中，使 產品質量的目標和關鍵漸漸由最終檢驗轉化為對制造流程進行控制，通過信息反饋對加工設備的參數進行及時的調整，從而保證產品質量和穩定生產過程，提高生產效率。 在傳統測量方法選擇上，人們主要依靠兩種測量手段完成對箱體類工件和復雜幾何形狀工件的測量，即：通過三坐標測量機執行箱體類工件的檢測；通過專用測量設備，例如專用齒輪檢測儀、專用凸輪檢測設備等完具有復雜幾何形狀工件的測量。因此對于從事生產復雜幾何形狀工件的企業來說，完成上述產品的質量控制企業不僅需要配置通用測量設備，例如三坐標測量機，通用標準量具、量儀，同時還需要 配置專用檢測設備，例如各種尺寸類型的齒輪專用檢測儀器，凸輪檢測儀器等。這樣往往導致企業的計量部門需要配置多類型的計量設備和從事計量操作的專業檢測人員，計量設備使用率較低，同時企業負擔較高的計量人員的培訓費用和計量設備使用和維護費用；企業無法實現柔性、通用計量檢測。因此，降低企業的測量成本，計量人員的培訓費用，測量設備的使用和維修費用，達到提高測量檢測效率的目的，使企業具備生產過程的實時質量控制能力，這將關系到企業在市場活動中的應變能力，對幫助企業建立并維護良好的市場信譽，具有重要的決定作用。 3 改進油泵體測量，用三坐標測量儀測量油泵體 3.1 改進油泵體測量的重要性 3.1.1 改進泵體是許多公司產品發展的需要 一個好的企業是要在不斷進取中求得生存與發展的，隨替社會環境保護意識的 .不斷增強，國家配套法規的相應出臺，以及加入 WTO。原有的產品已不能滿足用戶越術越嚴格的性能要求，因而在引進與自主開發想結合的基礎上，很多公司開發了不同規格的油泵體。并在產品開發的同時，積極引進國內外先進的生產方式與加工設備，投入到新產品的生產過程中，基本滿足產品及生產的需求，但是，先進的生產工藝 是需要和先進的測量手段相匹配，否則達不到應有的效果。為此，許多公司在改進測量方式方法上也加大了資金與技術的投入，許多公司購買了三坐標測量儀用于現場檢測，從測量設備的測試方面基本滿足了生產現場對檢測的需求。如何有效地將先進的測量手段應用到現場質量控制中，真正地提高油泵體的測量的檢測效率和測量精度成為了急需解決的問題。本課題正是在這樣的背景下提出的，而本課題測量所用到的油泵體如圖所示： 圖 3.1 油泵體實體圖 3.1.2 改進油泵體測量是生產方式轉變的需要 作為本課題的研究重點 油泵體，由于它是為噴油泵其他零部件，如柱塞、挺柱體、凸輪軸、齒桿、齒圈、緊帽等等的安裝支撐部件，因而存在測量要素多、形位公差多、測 最精度高等測量難點，特別是隨著產品趨向于多品種、小批量的生產模式，以及投入生產的數控加工中心的日益增多，產品尺寸控制的日益嚴格，其質量控制正向計算機化邁進的今天，顯然，以往靠光滑塞規、芯棒、對塊、百分表、高度尺及專用檢具的檢驗模式已遠遠不能適應現場生產質量的控制要求，因而需要新的測量手段與方法予以取代。就大多數生產油泵體的公司而言，過去在泵體的生產中 主要以組合機床為主，通用立鉆、鏜床、銑 床等為輔的生產格局，目的是滿足大批量生產的要求，對工人的技術要求也比較低，在產品的質量控制方面，主要以事后把關為主，檢驗人員往往等到一批零什各道工序加工完成后，根據批量的大小抽樣進行檢驗，這樣使得檢驗工作大大地滯后于生產，無法及時反映加工過程中存在的問題。盡管檢驗人員在生產過程中，也根據要求經常進行巡回檢驗，但由于加工工序分散、檢測效率低，測量周期長，檢驗人員往往只檢測孔徑及螺紋等單一尺寸的變化情況，而無法對諸如位置度、垂直度等綜合形位尺寸進行及時反映與控制。數控加工中 心的引入使得加工工序較為集中、工藝參數較為穩定，加工過程易于控制。此外，數控加工中心的另一大特點就是調整環節增多，從而帶來了檢測項目的集， .因而要求測量能更準確、全面、迅速地反映加工實際情況等一系列要求。為此，需要檢驗人員能夠在工件進行生產調試的時侯使應通過測量將工件的加工信息予以反映，以便在未滿足加工要求的時候能及時進行調整，從而真正做到預防為主。由此可見，這樣多方面的要求是以往落后的檢測手段所無法滿足的。同時，考慮到在同一道加工工序中，各加工尺寸重要度要求不同，加工穩定性也有所差異，檢測的難易程度也不同 ，因而需要對不同的加工尺寸根據實際情況安排合適的檢測方法以滿足檢測經濟性的要求。 通過上述分析，確本課題研究的主要任務是： （ 1）在新的生產模式下，確定泵體孔系尺寸及其要測量的形位公差關鍵尺寸； （ 2）通過對關鍵尺寸測量理論研究，分析在測量方法的實現上所需要解決的問題 .； （ 3）分析現行關鍵尺寸的測量方案和手段，明確其存在的不足； （ 4）三坐標測量儀的測量方法的實施和應用研究； （ 5）三坐標測量儀測量結果的誤差分析； （ 6）三坐標測量儀在質量控制中的具體應； （ 7）泵體測量及其三坐標測量儀應用的改進建議。 3.2 油泵體關鍵尺寸的確定 一方面盡管噴油泵泵體品種較多，就大的類別而言就有 I 號泉、 A 犁泵、 B 型泵、 P 型泵、 VE 泵等 ,各種小的類別就更加多了，但由于各種噴油泵的工作原理大同小異，因而各種泵體的關鍵控制部位基本相同；另一方面噴油泵泵體結構復雜，測量尺寸較多，所涉及的尺寸、形位公差、粗糙度等共計 400 余個。基于上述原因，本課題主要選取目前常用的油泵體對其他零部什配合、安裝有影響的尺寸進行測量研究。 首先，對油泵體總成的工作原理及結構分析，具體示意圖如下圖所示： 圖 3.2 油泵體工作原理與結構簡圖 可以看出其整個工作過程大體可以分為兩塊，一是高壓油的形成過程，一是油量的調節過程。 高壓油形成過程的動力源是從凸輪軸的驅動端傳入，凸輪軸的各個導頭依次帶動相應的挺柱體在泵體的安裝孔內進行上下運動，挺柱體的上下運動作用于柱塞偶件，通過柱塞的上下運動及出油閥偶件開閉，使噴射柴油在高壓腔內形成一定的壓力，通過高壓油管與噴油器向外噴射供油。 油量的調節過程主耍是通過與調速器相連的拉桿運動 ,帶動油量調節套筒 ,從而帶動柱塞套旋轉而達到的。這兩個工作過 程都直接關系著噴油泵總成的供油特性、速度特性及柴油機的動力特性 .脅要達到保證噴油泵總成正常工作的關鍵 ,除了各個運動部件 ,如凸輪軸、軸承、挺柱體、柱塞、出油閥符合規定的制造要求外 ,還需要各個運動部件的安裝必須準確 ,只有這樣才能保證各運動部件運動過程的準確 ,因此