三坐标测量机在模具零件加工中的重要作用

高庆令

大连市轻工业学校 辽宁大连 116000

三坐标测量机当今在模具行业得到了非常广泛的应用，尤其是在各大模具制造企业中，三坐标测量机有桥式测量机、龙门式测量机、水平臂式测量机和便携式测量机。测量方式大致可分为接触式与非接触式两种。无论是哪种三坐标设备对模具零件的质量都起着非常大的作用。

1 对模具零件加工精度的过程和质量控制作用

1.1 生产过程的控制作用

三坐标测量机作为一个精密的数控测量设备，相对于普通的数控机床，高精度是其突出的特点，其主要功能是能精确测量相应产品的外形尺寸以及行为公差。

对于加工完成的相关零件，应当将毛刺去除，用带酒精的无纺布将零件擦拭干净，并且放置在三坐标测量仪中的工作平台上。依据被测模具零件加工基准，将零件定位及零件装夹方式确定。然后对软件实行调试，选择合理的测针。并对所选测针进行校验，从而使零件检测的准确性能够得到保证。在完成以上操作之后，依据零件建立相关坐标系。然后，依据图纸中所示相关特征，利用手动测量方法对零件实行公差检测，同时应当将检测路径确定。对于手动操作的具体过程，软件可自动进行记录，并且对相关测量数据进行保存。通过这种方式，也就能够对同一批量零件实行自动检测。最后对测量所得到的相关结果评价，使零件检测报告得以自动生成。并且可依据所需结果，对报告中所显示部分适当进行增减，最后可将检测报告输出，完成零件检测工作。

1.2 质量控制作用

模具的型芯型腔与导柱导套的匹配如果出现偏差，可以通过三坐标测量机找出偏差值以便纠正。在模具的型芯型腔轮廓加工成型后，很多镶件和局部的曲面要通过电极在电脉冲上加工成形，从而电极加工的质量和非标准的曲面质量成为模具质量的关键。因此，用三坐标测量机测量电极的形状必不可少。

1.3 模具逆向工程和修理作用

三坐标测量机除了能测量模具零件，也可以实现模具的修理和模具逆向工程，因此在选择三坐标测量机时，主要考虑测量软件的功能，尤其是CAD功能即是否有正向CAD测量和逆向CAD测量功能。建议选择具有连续扫描功能的CNC型数控机，且测量软件中需要具备CAD功能。有些模具使用了一段时间出现磨损要进行修正，但又无原始设计数据的情况下，可以用截面法采集点云，用规定格式输出，探针半径补偿后造型，从而达到完好如初的修复效果。当一些曲面轮廓既，又非抛物线，非圆弧，而是一些不规则的曲面时，可用石膏或油泥手工做出曲面作为底胚。然后用三坐标测量机测出各个截面上的截线、分型线和特征线，用规定的格式输出，探针半径补偿后造型，在造型过程中圆滑曲线，从而设计制造出全新的模具[1]。

2 三坐标测量机与传统的测量方法比较

2.1 传统的测量方式

传统的测量方法使指用传统测量工具（如卡尺、千分尺、量块等）进行测量，属于相对测量。（1）它的测量工具本身的精度不高，人为误差较大；（2）工具的量程小、被测工件尺寸、形状收到限制；（3）占用机时较长；（4）许多复杂形状模具零件（曲面）无法实现测量。

2.2 三坐标测量方式

越来越多的模具零件需要进行空间三维测量，而传统的测量方式不能满足生产的需要，三坐标测量机的测量方式就显得尤为重要。（1）几何元素的测量，包括点、线、面、圆、球、圆柱、圆锥等等；（2）曲线、曲面扫描，支持点位扫描功能，IGES文件的数据输出，CAD 名义数据定义、ASCII 文本数据输入、名义曲线扫描、符合公差定义的轮廓分析；（3）形位公差的计算，包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、垂直度、倾斜度、平行度、位置度、对称度、同心度等等；支持传统的数据输出报告、图形化检测报告、图形数据附注、数据标签输出等多种输出方式。

3 三坐标测量机影响测量准备性的因素

三坐标测量机在模具零件的测量过程中也会有误差出现，主要受以下几个因素影响：（1）三坐标测量机设备误差。根据国标GB/T16857.2-1997（等效国际标准ISO10360-2-1994），将三坐标测量机的误差归纳为长度测量的示值误差和探测误差两类. 长度测量的示值误差是指测得长度与长度实物标准器长度真值之差（单位m）；探测误差是指用三坐标测量机测量标准球半径的变化范围而确定的误差。它们是三坐标测量机自身存在的正值常量综合误差.三坐标测量设备误差还应包括标准器量值的本身不确定误差。机器的动态误差还与探测方向、探测速度、触测距离和加速度值等相关。用触发测头时不同探测参数对坐标测量机的精度均发生影响，更进一步的内容读者可以从现有的相关文献中获取。（2）测量的环境。指在测量过程中受到外界温度、湿度、气压、电磁场、震动、光照等因素的影响而产生的误差。（3）测量人员及方法。测量人员及方法误差是指测量人员操作三坐标测量机不当造成的误差。如测量策略选择不当；标定不当、标尺使用不当或测杆变形、测针球径误差；测头镜头组合选择不当；测量顺序不当；工件表面标志点安放不当；工件被测表面预处理不当；后处理不当；测量环境选择不当等[2]。（4）被测工件本身。被测工件本身的表面粗糙度和形状精度对测量误差影响也不小，如果工件表面粗糙度太低，三坐标测头在工件上取点不一样，必然会产生尺寸测量误差。如果工件形状（圆度、圆柱度等误差大，取工件上不同点，测工件相互位置误差，也会产生较大的形位误差。工件的安装精度同样也很重要，对刚性差的工件，要保证安装时装夹不变形。过重的工件负载也会带来力变形误差。三坐标测量机可以保证模具产品的质量和精度，满足制造与设计的需要，对提高产品的市场竞争力具有重要推动作用，对模具制造业的技术进步有很大的促进作用，因此三坐标测量机在模具制造业中有十分广阔的应用前景。