典型零件件数字化化设计及及测量实实验指导导书徐红红兵20007.4.一、实验验目的1掌握握零件的的测绘过过程，熟熟悉零件件的表达达方法；2熟悉悉通用量量具的使使用；3熟悉悉CADD（PROO/E、UG、CCATIIA等）软软件；4学会会手动式式三坐标标测量机机的使用用；5熟悉悉Globbal三三坐标测测量机的的使用。二、实验验内容1箱体体零件测测绘，画画草图；2用CCAD软软件（PROO/E、UG、CCATIIA等）绘制制箱体三三维图；3在CCAD软软件中生生成箱体体的二维维零件图图；4对箱箱体零件件进行尺尺寸和形形位误差差的传统统精度测测量等；5应用用手动式式三坐标标测量机机，测量量箱体零零件中的的部分尺尺寸和精精度；6应用用CADD模型在在Globbal三三坐标测测量机上上，进行行自动检测测。三、主要要实验设备备及技术术规格1HCC20000手动动式三坐坐标测量量机：HC20000手手动式三三坐标测测量机由由HC系列列数显系系统和YYH20000测测量软件件组成。测测量范围围为20000120015000mmm；单轴精精度X=0.00775mmm，Y=0.000755mm，Z=0.000755mm，测量范范围超过过15000mmm时，测量量精度为为0.0025mm+0.003L（L为测量量长度，单单位为米米）。2Gllobaal三坐坐标测量量机GLOBBAL STTATUUS HAWWK7777活动动桥式三三坐标测测量机由由PCDDMISS接触式式测量系系统、HHAWKK激光扫扫描非接接触测量量系统、控控制箱、操操纵盒、气气源等部部分组成成。接触触式测量量的行程为为700070006660mmm；测测量精度度：TPP20测测头的测测量精度度可达22.5+4L/110000um（L为测量量长度，单单位为米米）；被被测工件件最大重重量可达达9000kg；HAWWK非接接触测量量最大扫描描速度为1000mm/s，采采点速度度为400点/ss，扫描描景深5mmm，测头头焦距550mmm，重复复性2uum。四、仪器器简介1手动动式三坐坐标测量量机（1）HHC系列列数显系系统磁栅数显显表的基基本原理理：磁栅栅数显表表由磁信信号传感感器和信信号处理理器两部部分组成成。磁信信号传感感器包括括磁尺和和磁头，在在磁尺上上均匀地地录有磁磁信号，当当磁头与与磁尺有有相对运运动时，通过磁头的磁通发生变化，使磁头线圈感应出来的电动势也随之相应的变化。感应的信号被送到信号处理器进行信号放大、数模转换、数据运算，得到磁头与磁尺相对位置的数据，在数显表上进行数据显示或通过串行口将数据传送给上位计算机进行高级数学运算。磁栅数显显表的组组成：磁磁栅数显显表的前前后面板板如图11中（aa）（bb）所示示。开机机后应首首先按一一下复位位键，确确认机器器正常启启动。图1 磁磁栅数显显表的面面板1-X轴轴数据显显示窗口口 2-Y轴数数据显示示窗口 3-ZZ轴数据据显示窗窗口 44-N值值数据显显示窗口口5-状态态显示灯灯6-键键盘 77-串行行通讯口口 8-传感器器接口 9-打打印机接接口 10-电电源插座座11-电源开开关 122-复位位键 133-保险险丝磁栅数显显表的功功能与操操作：坐标轴轴清零:直接按按“C”键，可可将三轴轴数据同同时清零零。单轴轴清零，可可按某轴轴符号键键，再按按“C”键；坐标轴轴置数：按某轴轴符号键键，输入入预定值值，再按按“E”键进行行确认；N值置置数：按按“N”键，输输入预定定值，再再按“E”键进行行确认；采点值值重显：按“D”键可将将上一次次采点值值显示出出来；重现时时间设定定：按“N”键，输输入07个数数字，再再按“S”键队重重显时间间进行修修正，开开机时重重显时间间是上一一次关机机的重显显时间，NN0S采采点速度度最快，NN7S采采点速度度最慢；分辨率率切换：按“F”键，再再按“D”键，可可实现00.011mm和和0.005mmm分辨率率的切换换；坐标轴轴极性变变换：按按某轴符符号键，再再按“F”键；找基准准点：基基准点可可按置数数方法进进行输入入，然后后按“F”键再按按“N”键；打印功功能：按按“P”键，可可将上一一次采点点的数据据由打印印机输出出，按“F”键，再再按“P”键，可可设置采采点自动动打印输输出；通讯功功能:按按“T”键，可可将上一一次采点点的数据据通过串串行口向向上位计计算机发发送，如如果按“F”键后再按“T”键，可可设置自自动通讯讯模式。终止计数功能：按“B”键，三轴停止坐标数据的变化，再按“B”键，将恢复正常计数；存储功能：存储量为256个点，存储的计数值用N值表示，按“F”键后再按“S”键可设置机器为自动存储状态。（2）YYH20000测测量软件件YH20000测测量软件件是北京丰丰台宇航航新技术术研究所所最新研研究开发发的，运运行在WWinddowss平台环境境下的，HC系列三坐标划线测量机的测量软件。该软件使用Visual C+6.0编写，具备各种几何元素测量功能、文件（数据）存储与打印、实时数显（实时显示测头空间坐标值）、联机文档帮助、支持鼠标右键以及良好的Windows用户界面。测头半半径补偿偿：使用用三维测测头与星星型测头头测量工工件时，实实际测量量结果与与理论测测量值之之间存在在一个测测头半径径误差DD/2（D为测头头直径，具具体如图图2所示示）。为为修正该该误差使使之不影影响测量量结果的的准确性性，用户户在测量量工件之之前需要要根据被被测物体体的几何何特征与与所用测测量方式式确定测测头半径径的补偿偿方法。YH20000测测量软件件中定义义有3种测量量方式分分别为内内侧测量量、外侧侧测量和和同向测测量（具具体方式式如图33所示：），相相应的误误差补偿偿方式分分别为：（a）内内侧补偿偿（b）外外侧补偿偿（c）同同向补偿偿。图2 测头直直径图3 测测头补偿偿的3种方式式内测补偿偿用于补补偿测量量内圆（孔孔）时的的误差，即即用所得得的结果果加上测测头直径径。外测测补偿用于于补偿测测量外圆圆、圆球球时的误误差，即即用所得得的结果果减去测测头直径径。同向向补偿主主要用于于测量台台阶高度度与台阶阶深度，该该测量方方法没有有测头半半径补偿偿问题。几何元元素测量量：YH220000测量软软件的测测量元素素共分为为形体测测量、相相交测量量、投影影测量、距距离测量量、公差差测量五五个部分分。i形体测测量用来来计算几几何元素素的特征征值与特特征向量量。主要要包括：点、线线（空间间）、面面、圆（空空间）、球球、圆柱柱、圆键键槽。ii相交交测量用用来计算算几何元元素间的的交点与与夹角。主主要包括括：线夹夹角、线线面夹角角、面夹夹角、面面交点、连连心线夹夹角、圆圆圆相交交。iii投投影测量量用来计计算投影影元素的的特征值值与特征征向量。主主要包括括：点到到直线、点点到平面面、直线线到平面面、圆到到平面、基基准线到到平面。iv距离离测量用用来计算算几何元元素间的的距离。主主要包括括：点到到点、点点到直线线、点到到平面、圆圆心距、球球心距、圆圆到直线线、圆到到连心线线、量块块。v公差测测量用来来计算几几何元素素的公差差值。主主要包括括：直线线度、圆圆度、同同轴度、键键槽偏差差。平面测测量、球球面测量量和圆柱柱测量的的步骤：i平面测测量：在形体体测量栏栏中选择择平面测测量按钮钮，在测头头标定中中选择适适当的测测头半径径补偿方方式，打开串串行口开开关，按下编编辑栏中中的串行行口加入入按钮，从串行行口输入入3点得到到图4（a）结结果，从从面栈中中选中一一条基准准测量面面，作为为该面的的代号，如图4（b），在工具栏中按下保存按钮，此时测量结果存入面栈中，程序同时显示如图4（c）。（a）输输入3点后的的结果 （bb）选择择平面代代号 （c）程程序显示示结果图4 平平面测量量结果ii球体体测量：在形体体测量栏栏中选择择球体测测量按钮钮，在测头头标定中中选择适适当的测测头半径径补偿方方式（当测量量一个内内球时使使用内侧侧补偿，当当测量一一个外球球时使用用外侧补补偿。），打开串行口开关，检查串行口加入按钮当前状态是否为按下，从串行口输入4点得到图5（a）结果，从基准测量栏的点栈中选择基准测量点2（任意选定），如图5（b），从工具栏中选择保存按钮，此时测量结果存入点栈中，程序同时显示如图5（c）。（a）输输入4点点后的结结果 （b）选选择球心心代号 （cc）程序序显示结结果图5 球球面测量量结果iii圆圆柱测量量：在形体体测量栏栏中选择择圆柱测测量按钮钮，在测头头标定中中选择适适当的测测头半径径补偿方方式（内内补、外外补），从面面栈中选选择基准准测量平平面5（任意意选定），从工具条中选择取面按钮，得到如图6（a）显示，打开串行口开关，检查串行口加入按钮当前状态是否为按下，从串行口输入6点得到以下结果，如图6（b），从线栈中选择一条基准测量线，从工具栏中选择保存按钮，此时测量结果存入线栈中，程序同时显示如图6（c）。（a）基基准测量量面下取取面的结结果 （b）输输入6点点后的结结果 （c）程程序显示示结果图6 圆圆柱测量量结果（注：图图6（b）显显示测量结结果框中中（L、M、N、Xo、Yo、Zo、D、）的L、M、N为轴线线法向量量, XXo、Yo、Zo为轴轴线上一一点，此此点位于于基准平平面上，D为圆柱的直径，为轴线法向量与基准平面法向量夹角。）2Gllobaal三坐坐标测量量机（1）GGLOBBAL三三坐标测测量机简简介GLOBBAL三三坐标测测量机是是一种集集光、机机、电、算算为一体体的精密密光学测测量仪器器，可用用于各种种几何元元素点、线线、面、圆圆、圆锥锥、圆柱柱、阶梯梯轴和球球，形位位公差直线线度、平平面度、平平行度、垂垂直度、位位置度、倾倾斜度、跳跳动度、配配合公差差等方面面的三维维测量，也也可以进进行计算算机数控控(CNNC)测测量，所所以在国国外称为为测量中中心。 GLOBBAL STTATUUS系列列三坐标标测量机机是美国国Broown & SSharrpe集集团最新新一代高高性能活活动桥式式测量机机。独特的的TRIICISSIONNTM式式（精密密三角梁梁）横梁梁设计，提提供了良良好的刚刚性质量量比。可可以配置置多种测测头、测测座，提提高了检检测效率率、测量量精度，增增加了操操作的可可靠性，降降低了维维修保养养费用。GLOBBAL STTATUUS测量量机可广广泛用于于工业中中的首件件检测、最最终检验验，过程程和夹具具检验，过过程控制制以及逆逆向工程程应用。（2）PC-DMIS通用测量软件PC-DDMISS是功能能强大的的CADD功能的的通用测测量软件件，为几几何量测测量的需需要提供供了完美美的解决决方案。从从简单的的箱体类类工件一一直到复复杂的轮轮廓和曲曲面，PPC-DDMISS软件使使测量过过程始终终以高速速、高效效率和高高精度进进行。PC-DDMISS功能介介绍：几何量量及形位位误差测测量与评评价；智能测测量，该该软件能能自动识识别测量量特征，减减少人机机交互操操作；通过标标准协议议（如IIGESS、DXXF、DDES、VVDA-FS、AASCIII等），与与CADD系统实实现双向向连接；可对轮轮廓类，薄薄壁类等等特殊工工件进行行测量与与分析；可直接接读入理理论数模模，不需需中间转转换，不不损失精精度；可输出出强