浅谈几何坐标测量技术在实践教学中的应用

2016-12-23周国玲徐瑾西安理工大学

科学中国人 2016年18期

关键词：同轴工件测量

周国玲，徐瑾西安理工大学

浅谈几何坐标测量技术在实践教学中的应用

周国玲1，徐瑾2西安理工大学

在实践教学中运用三坐标测量机对学生设计的零件进行相关的测量，使得学生掌握精密测量技术和质量过程控制之间的关系,对了解产品设计、制造、检测、控制的整个质量控制过程具有重要的意义。

几何坐标测量技术；实践教学；应用

一、几何坐标测量在实践教学中的意义

将三坐标测量机应用在教学中，可以使机械制造专业的学生对机械零件的公差检测的理论知识有更加形象具体的了解。对于扩展学生的知识结构，提高学生的理论结合实践的能力，对学生的应用和创新能力都起到促进作用。

1.通过三坐标测量技术的学习,学生可以更清楚的理解和明白工程图纸的标注信息,对零件标注精度有了更深的理解,同时可以提高学生的绘图能力。

2.通过三坐标测量技术的学习,学生能够掌握和了解质量控制和产品设计的关系,对零件的加工工艺有更深的理解。

3.随着工业4.0的提出和发展,三坐标测量的应用越来越广泛,社会对坐标测量技术人才的需求日益增长,那么掌握了三坐标测量技术,无疑多了一个很好的就业方向。

二、几何坐标测量技术在实践教学中的教学内容

三坐标测量技术覆盖多个知识,以德国卡尔蔡司公司接触式三坐标测量机为依托,指定零件,通过理论与实践结合的方式进行教学,将以下内容贯穿于整个实践教学过程中。

1.误差测量和评定

对工件几何误差的测量与评定是坐标测量技术的优势所在，但同时也是坐标测量工作中难度较高的部分，究其原因在于对几何公差的标注、解释和理解。几何误差的坐标测量、计算与评定方法也比较复杂，而且目前还未形成相关的、统一的规范,主要依据产品几何技术规范等国家标准进行评价。

2.对工程图纸信息的提取

工程图纸是零件加工的依据,同时也是对零件测量的依据,那么就要对制造完成的零件或模具进行几何尺寸、角度和形位公差的评价。三坐标测量机比传统测量方法对于学生的学习更有优势，能够更形象地使学生掌握公差的定义和基本测量准则。

3.对零件进行逆向测绘

随着逆向工程的发展,三坐标应用于产品逆向测绘的地位越来越高,对于一些复杂曲面的零件,我们不能通过传统的测量方法进行测量,三坐标测量机在逆向工程过程中有特殊的优势,已经广泛的应用于模具制造等行业。通过三坐标测量机对零件各项几何尺寸和曲面的测量，从而反向推出数字模型和设计图纸,大大提高了工作效率。

4.脱机编程和模拟仿真

脱机编程就是在脱机版软件中载入CAD模型,通过鼠标操作在CAD模型上提取所测元素,进行特性输出,安全五项检查等工作。

在教学过程中因为设备数量有限,不能保证每位同学都能在机器上进行在线测量,同时学生在学习初期操作水平有限,用脱机编程可以节约时间,又可以避免安全事故发生,又能很好的掌握三坐标测量机的编程过程,学生编好的程序,老师进行检查后再联机运行。

5.几何坐标测量结果的合格判定

三坐标测量机的测量误差是由测量过程中的不确定度引起的,在测量过程中引起测量误差的因素包括∶(1)环境因素;(2)测量设备的参数设置和性能;(3)测量评定软件和计算方法;(4)物理常数和转换因子;(5)测量对象、工件特性;(6)GPS特性(产品几何特征特性)、工件特性、测量仪器的特性;(7)测量方法与过程规范;(8)计量检测人员。

学生通过对测量结果的误差分析,可以反复认知测量过程中能够引起测量误差的因素,通过不同的测量方法比较,逐渐掌握测量的合理方法。