基于CMM的冲压零件的尺寸及几何误差测量与分析毕业论文

 2021-04-07 11:04

摘 要

随着现代工业的兴起,基于三坐标测量仪的形位误差对于研究有着重要的作用。三坐标测量仪精度高,可以对零件的各个部位进行精密的测量,相比较那些传统的计量仪器,可以大大的减少测量误差,提高一些复杂零件的测量精度,程序的自动测量以及数据的自动整理,可以保证产品的质量,满足设计者的需要。因此,三坐标测量仪在未来的制造业里有着可观的发展。逆向工程技术,又称反求工程,大意是通过对一种已经知道了解的产品进行反向的研究,得到相应的产品。逆向工程先是要将所给的零件数字化,补齐相关没有扫描到的特征,然后利用CATIA软件在相关约束的基础上进行曲面重构。

首先,在学会使用三坐标测量机的前提下,对冲压钣金零件进行形位误差分析,生成报告,并且使用CATIA或者UG软件画出三维模型,标注尺寸并导入CAD。利用三维扫描软件对钣金冲压零件进行激光扫面,多角度多方面的扫描使得零件拼凑的更加完整,然后将拼凑出的三维模型导入CATIA软件中,利用CATIA中的点云处理,经过不断的约束,曲面重构,最后得到相应的三维模型。

关键词:三坐标测量机 形位误差 逆向工程 CATIA 冲压零件

Geometric tolerances Measuring and Analyzing

Stamping parts Based on CMM

Abstract

With the rise of modern industry, geometric tolerances has an important role based on the three coordinate measuring instrument for research. Three coordinates measuring instrument has high precision, it can measure any parts spare part for precision measurement. Compared with the traditional measuring instruments, it can greatly reduce the measurement error and improve the accuracy of measurement of complex parts .Automatic measurement and automatic sorting of the data can guarantee the quality of products, the most important is that it can meet the needs of the designer. Therefore, three coordinates measuring instrument has a considerable development in the manufacturing industry in the future. Reverse engineering technology, also called reverse engineering, it is based on a reverse research already know about products to get the corresponding products. First, it gives the part to be digital and apply the supplement the relevant where are not scan. Then by using CATIA or UG software for surface reconstruction on the basis of the relevant constraint .

First of all, On the premise of learn how to use three coordinate measuring machine, we start to form an error analysis stamping sheet metal parts and generate a report, the next is to use CATIA or UG software to draw the 3 d model and also dimension and import the CAD. Using 3d scanning software for laser scanning and sheet metal stamping parts to from various scanning makes the parts to piece together a more complete. Then pieced them together and put the three-dimensional model into CATIA software, the following is to use CATIA to take part in the point cloud processing. After continuous constraints and surface reconstruction, that we can finally get the corresponding 3 d model.

Keywords: Three coordinate measuring machine Form a error

Reverse engineering CATIA Stamping parts

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

1 绪论 1

1.1 冲压零件 1

1.2 形位误差研究的目的以及意义 1

1.3 三坐标测量机国内外概况 1

1.3.1 国外三坐标测量机的概况 1

1.3.2 国内三坐标测量机的概况 2

1.4 三维激光扫描仪与逆向工程 2

1.5 本文的结构与基本内容 2

1.6 本章小结 4

2 三坐标测量机 5

2.1 三坐标测量机使用与注意安全事项 5

2.2 三坐标测量机的介绍与工作环境 5

2.2.1 坐标测量机的工作原理与基本组成 5

2.2.2 测量机主机结构形式 6

2.2.3 测座、测头系统 7

2.2.4 操纵盒使用说明 8

2.2.5 三坐标测量机的工作环境 9

2.3 系统使用 10

2.4 PC-DMIS 软件介绍 10

2.4.1 进入 PC-DMIS 测量软件 12

2.4.2 软件界面各部分的功能 12

2.5 本章小结 14

3 测头校验及相关特征 15

3.1 测头校验的必要性 15

3.2 测头校验的步骤 15

3.2.1 定义测头文件名 15

3.2.2 定义测座及其与测头的连接 16

3.2.3 定义加长杆和测头,测针 16

3.2.4 添加测头角度 17

3.2.5 测头校验 18

3.2.6 实施校验 19

3.2.7 观查校验结果 20

3.3 测量特征 21

3.3.1 测量特征 21

3.3.2 手动测量特征 23

3.3.3 手动测量点 23

3.3.4 手动测量平面 23

3.3.5 手动测量圆 23

3.4 构造特征 24

3.4.1 构造点 24

3.4.2 构造直线 24

3.4.3 构造平面 25

3.4.4 构造圆 25

3.5 本章小结 26

4 坐标系的建立与尺寸公差 27

4.1 建立坐标系必要性 27

4.2 建立坐标系的方法 27

4.2.1 零件找正 27

4.2.2 旋转轴 28

4.2.3 设定原点 28

4.3 尺寸和公差 29

4.3.1 距离 29

4.3.2 平面度的评价 32

4.3.3 同心度的评价 33

4.4 本章小结 35

5 几何误差的分析与逆向工程的应用 36

5.1 冲压零件的几何误差分析 36

5.2 逆向工程的介绍 36

5.3 三维激光扫描仪 36

5.3.1 三维激光扫描仪的原理 36

5.3.2 三维激光扫描仪的相关应用与发展前景 37

5.4 冲压零件的逆向工程应用 37

5.4.1 冲压零件经过扫描之后导入CATIA之后的图片 37

5.4.2 在CATIA中对冲压零件进行点云处理 38

6 总结与展望 39

6.1 本文总结 39

6.2 展望 39

致谢 40

参考文献 41

1 绪论

1.1 冲压零件

冲压是指在室温的情况下,将模具固定安装在特制的压力机上,并且对材料进行压力的施加,使得模具产生分离或者变形,由此来获得所需要的零件的一种加工方法。钣金零件简单来说就是将钣金经过冲压,弯曲,拉伸等来加工而成的零件。图1.1就是本课题研究所用的钣金冲压零件。

图1.1 钣金冲压零件三维模型

1.2 形位误差研究的目的以及意义

在现代的制造业中,形位误差对产品质量的影响不可谓不大,所以对形位误差的精确度要求越来越高。虽然我国该研究起步比较晚,但是该项目依然促进了我国科技的发展甚至一些理论方法已经达到了国际水平,即使缺乏一些实际应用。随着现代工业的兴起,基于三坐标测量仪的形位误差对于研究有着重要的作用。

随着对产品质量要求的不断提高,零件的精确度要求也越来越高。三坐标测量机的不断深入使用,使得对产品质量的检测越来越精确,不仅如此,三坐标测量机还大大满足了设计者的要求,促进了现代工业以及科技的发展。

1.3 三坐标测量机国内外概况

1.3.1 国外三坐标测量机的概况

十九世纪六十年代,随着三坐标测量机的诞生,与其相关的产业得到了快速发展。关于第一台三坐标测量机有相关文献称是意大利先发明的,也有人说是英国先诞生的,但是现在来自英国的测量机公司大大发展了三坐标测量机。

随着时间的不断推移,国外测量机的结构也在不断的被完善,从悬臂测量机到桥式测量机,还有固定桥式测量机,门式测量机等等。但国外的大多数为悬臂式测量机,便于测量一些比较大的零件,而且国外的测量机使用寿命长,性能比较好,更加的标准化,通用化。

1.3.2 国内三坐标测量机的概况

我国三坐标测量机的起步比较晚,但是这些年的发展也比较快,虽然对比其他发达国家还有很大的差距。主要是发展还不够成熟,可以选用的结构比较少,精确度还不够高,使用寿命,性能相比较那些发达国家还不够,同时还没有很好的做到标准化,通用化。随着市场需求的不断扩大,所涉及的领域越来越多,我国的相关技术也会越来越成熟,在不久的将来能够发挥更大的作用。

1.4 三维激光扫描仪与逆向工程

上个世纪五六十年代,三维激光扫描仪开始出现,到现在已经有了很大的发展,从最开始的一维,二维到现在的三维测量可以说经过了飞速的超越。同时,三维扫描之后经过逆向工程的处理,这种数字化已经越来越接近我们的生活,从三维游戏的逼真到文化产业的数字化管理,虚拟场景空间的实现,都大大丰富了我们的生活。

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