机械精度设计与检测课件：坐标系建立与几何误差检测

坐标系建立与几何误差检测内容1、建立工件坐标系的七大原则：选择测量基准时应按使用基准、设计基准、加工基准的顺序来考虑。当上述基准不能为测量所用时，可考虑采用等效的或效果接近的过渡基准作为测量基准。选择面积或长度足够大的元素作定向基准。选择设计及加工精度高的元素作为基准。注意基准的顺序及各个基准在建立工件坐标系时所起的作用。可采用基准目标或模拟基准。注意减小因基准元素测量误差造成的工件坐标系偏差。2、坐标系的分类：坐标系机械坐标系（固定的）工件坐标系（灵活性的）坐标系建立与几何误差检测直角坐标系（XYZ坐标）极坐标系（RAH坐标）内容3、工件坐标系的种类：工件位置找正（有/无三维模型都可以满足测量）,主要是应用规则的几何元素建立工件坐标系。RPS找正（需要三维模型）：RPS找正建立零件坐标系主要应用在PCS的原点不在工件本身、或无法找到相应的基准元素（如面、孔、线等）来确定轴向或原点，多为曲面薄壁、板金类零件（汽车、飞机的配件，这类零件的坐标系多在车身或机身上）。三个中心点找正（需要三维模型）：主要针对一些特殊工件需用三个中心点找正满足建立坐标系。曲面321找正（必需有三维模型）：曲面321找正建立零件坐标系主要应用在PCS的原点不在工件本身、或无法找到相应的基准元素（如面、孔、线等）来确定轴向或原点，多为曲面薄臂、板金类零件《汽车、飞机的配件，这类零件的坐标系多在车身或机身上》。最佳拟合（需要三维模型）

，使用最少4个点性元素（点、圆、椭圆、方槽、圆槽）进行最佳拟合建立坐标系并且将参与拟合的元素结果重新进行评定。工件位置找正

RPS找正三个中心点找正（简称：三点找正）曲面321找正最佳拟合

坐标系的五大类坐标系建立与几何误差检测内容工件位置找正（有或无三维模型都可以满足测量）：工具栏的工件位置找正的图标：界面说明：保存坐标系名称；操作步骤信息；调出坐标系名称；元素名称列表；空间旋转轴向选择；AIHGGFEDCBJK功能：应用规则的几何元素建立工件坐标系。F.平面旋转轴向选择；G.指定角度平面旋转；H.偏置的轴向选项；I.偏置的轴向偏置值；J.自动建坐标系；K.CAD=工件。坐标系建立与几何误差检测内容保存坐标系名称：有保存才会有调出坐标系名称；坐标系初始化：使当前坐标系恢复到机械坐标系的状态下（即调出机器坐标系）；空间旋转（空间找正）：属于第一基准（第一轴）；平面旋转（轴向摆正）：属于第二基准（第二轴，是围绕第一轴旋转而产生的第二轴）；偏置（原点设定）：属于第三基准（第三轴）；矢量元素（线元素）可以作空间旋转平面旋转点性元素：可以原点设定平面不管是作空间旋转还是作平面旋转都是以测针回退的方向来确定轴向的选择目的:是把某一坐标轴旋转到与该平面的法线平行。直线（轴线）不管是作空间旋转还是作平面旋转都是以某个轴线的夹角最小方向来确定轴向选择(与某个轴平行就选择某个轴的正方向）目的:把某一坐标轴旋转到与该线平行。坐标系建立与几何误差检测内容注意：有三维模型时，坐标系必须与模型坐标系一致。4、建立工件坐标系的过程：必须遵守321法则321基准平面基准直线（轴线）基准点

水平偏摆移动空间旋转（+Z）平面旋转（+X/+Y）偏置（X/Y)遵守实体向外为正原则与某个轴的夹角最小就选择某个轴设定零点位置

以测针回退的方向为准

无模型的前提选择正方向(偏置剩下的另一条轴线）

（向量的正方向为正）偏置Z轴偏置Y/X（设定原点位置）(偏置时与它垂直的另一条轴线)坐标系建立与几何误差检测内容例：利用已测平面、直线、圆建立坐标系1、用上平面三个点确定一个平面，该平面的法线方向为Z轴负向2、测量平面上一条直线，用该直线方向作为X轴方向3、测量中心大圆，把该圆投影到上平面，其圆心就是坐标原点。4、点击坐标系-工件位置找正5、将前述三个对象选中（用中键单击或者左键选中拖曳）6、点击初始化7、选中平面，在空间旋转边上的下拉表格选“-Z”，单击“空间旋转”。将平面外法线矢量做为第一轴Z轴。8、选中直线，旋转到X，单击“平面旋转”，将直线作为第二轴X轴。9、选中圆，勾选X,Y,Z，单击“偏置”，将圆心作为坐标原点。至此，坐标系已经全部建好。单击“坐标系”-“显示坐标系”，可见到当前建立的坐标系。将上述投影圆选中，右键单击“再现”，可以看到此圆的坐标已转换成新坐标系下的坐标，为（0,0,0）坐标系建立与几何误差检测内容坐标系建立与几何误差检测内容几何公差：形状与位置公差简称几何公差。AC-DIMS软件中可以处理的形状与位置公差项目包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、曲线轮廓度、曲面轮廓度、平行度、垂直度、倾斜度、对称度、同轴度（同心度）、位置度、径向跳动和端面跳动。除形状公差仅涉及被测要素自身之外，其他所有的几何公差项目均涉及被测要素及其与基准要素（或基准体系）的关系。以下是几何公差的标识：坐标系建立与几何误差检测内容形状公差：以独立原则的方式进行计算。1）直线度（N≥3点)：功能：当被测直线上的采点数多于（包括等于）三个时，即可对其直线度进行评定。在AC-DMIS中，将直线度区分为两种情况：即给定方向和任意方向，其公差带分别为两平行平面间的区域和圆柱面内的区域。案例：简单的求直线度：直接测量一条直线（N

≥3点）看形状公差中F即可。或打开“直线度”的功能将直线求直线度（评定）。坐标系建立与几何误差检测内容2）平面度（N≥4点)：功能：当被测平面上的采点数多于（包括等于）四个时，即可对其平面度进行评定。要求：在平面的最大范围内均匀的采点（多点）做平面，求平面度。测量方法：在被测平面上采多点，做平面。打开“平面度”的对话框（如图标）。将被测平面拖入“元素”的对话框内，输入图纸给定的公差，点击确定。求出平面度。

注意：

若需要输出结果并显示单点偏差和形状误差的图形，在相应的项目前打勾即可。

平面度只有一种情况，其公差带为两平行平面间的区域。坐标系建立与几何误差检测内容3）圆度（N≥4点)：功能：当被测圆上的采点数多于≥4点，即可对其圆度进行评定。要求：在圆周上均匀的采点（多点）做圆，求圆度。测量方法：在被测圆周上均匀采点（多点），做圆。打开“圆度”的对话框（如图标）。将圆拖入“元素”的对话框内，确定公差要求，点击确定。求出圆度。注意：若需要输出结果并显示单点偏差和形状误差的图形，在相应的项目前打勾即可。圆度只有一种情况，其公差带为两同心圆间的区域。坐标系建立与几何误差检测内容4）圆柱度（N≥8点)：功能：当被测圆柱上的采点数多于（包括等于）八个时，即可对其圆柱度进行评定。要求：最少要采两个截面圆（两层），上下采点一致，且在每个截面上均匀的采点（多点）做圆柱，求圆柱度。测量方法：在被测圆柱上均匀采点（多点），做圆柱。打开“圆柱度”的对话框（如图标）。将圆柱拖入“元素”的对话框内，确定公差要求，确定。求出圆柱度。注意：若需要输出结果并显示单点偏差和形状误差的图形，在相应的项目前打勾即可。圆柱度只有一种情况，其公差带为两同轴圆柱间的区域。坐标系建立与几何误差检测内容5、定向公差：功能:控制被测要素对基准方向的误差。1）平行度：界面介绍：名称：可输入定向公差元素的名称或系统默认命名。

公差：可输入图纸给定的公差值。输出：“√”时，可输出结果到报告中。

基准元素：选择作为基准的几何元素，此处最多可选3个基准元素。

被测元素：需要计算评定的几何元素。扩展公差评定：选择扩展公差评定选项，则可输入延伸长度。只对线（直线和轴线）能扩展。公差规则选择MMC或LMC，在生成结果和程序节点的名称后自动添加“-最大实体”或“-最小实体”。RFS表示独立原则MMC表示最大实体原则LMC表示最小实体原则求平行度的元素平面与平面平面与直线（包括轴线）直线与直线（包括轴线）坐标系建立与几何误差检测内容

平行度：一般情况下是先测基准元素，再测被测元素，求平行度。案例：求平面对圆柱轴线的平行度？测量方法：建立工件坐标系，先测圆柱，并做为基准元素，再测量平面做为被测元素，点击“工具栏”或“菜单栏”上的“几何公差”打开“平行度”的对话框，将圆柱和平面分别拖入相对应的对话框内，求出平行度。注意：先测量什么元素没有关系，但求几何公差时，不能将基准与被测元素弄错。坐标系建立与几何误差检测内容2）垂直度：一般情况下是先测基准元素，再测被测元素，求垂直度？界面介绍：与平行度的界面一致。求垂直度的元素平面与平面平面与直线（包括轴线）直线与直线（包括轴线）案例：求B平面对A平面的垂直度。测量方法：建立工件坐标系，先测量A平面并做为基准元素，再测量B平面做被测元素，点击“工具栏”或“菜单栏”上的“几何公差”打开“垂直度”的对话框，将A平面与B平面分别拖入相对应的对话框内，求出垂直度。注意：先测量什么元素没有关系，但求几何公差时，不能将基准与被测元素弄错。坐标系建立与几何误差检测内容3）倾斜度：一般情况下先测基准元素，再测被测元素，给定理论角度，求倾斜度？要求：必须输入一个理论的角度，否则无法进行运算。界面介绍：与平行度的界面一致。求倾斜度的元素平面与平面平面与直线（包括轴线）直线与直线（包括轴线）当∂≠90°或0°（180°）时，成为斜度当∂=90°时，成为垂直度当∂=0°或180°时，成为平行度平行度和垂直度其实是倾斜度的演变。坐标系建立与几何误差检测内容公差规则：RFS:独立原则（相当于将公差加严）MMC：最大实体原则（相当于将公差放宽）LMC：最小实体原则（相当于将公差放宽）6、定位公差定位公差的操作界面包括名称、公差、基准元素、被测元素、公差规则等。坐标系建立与几何误差检测内容6、定位公差1）位置度：功能：用于控制被测要素（点、线、面）对基准的位置误差。根据零件的功能要求，位置度公差分为给定一个方向、给定两个方向、任意方向三种。位置度点位置度线位置度面位置度复合位置度坐标系建立与几何误差检测内容2）同轴度：功能：用于控制轴类零件的被测轴线对基准轴线的同轴误差。其公差带是直径为公差值，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。定义：被测圆柱轴线上所有的点都向基准圆柱求距离，最大距离乘以2。注意：当被测要素的实际位置到基准要素的实际位置之间的距离与基准要素的实际长度的比值较大时，同轴度的评定结果会因基准要素的测量误差产生较大的误差，在此情况下，应考虑技术要求的合理性以及选用其他更合理的基准的可能性。当被测要素与基准要素为圆时，则同轴度变为其特例同心度。分两类一般情况：先测基准元素，再测被测量元素，求同轴度。特殊情况：主要看配合间隙有多大（以装配为主）。坐标系建立与几何误差检测内容3）同心度：功能：用于控制轴类零件的被测圆的圆心对基准圆的圆心的同心误差。同心度的公差带位于基准直线(轴线)同心的圆内的区域。

说明：在求同轴度时，当基准元素和被测元素的高度比较短小时，可转换成同心度的方式进行计算。坐标系建立与几何误差检测内容4）对称度：功能：用于控制被测要素中心平面（或轴线）的共勉（或共线）性误差。

说明：基准元素是一个，被测元素必需是两个。求对称度元素中心面对直线中心面对平面中心线对平面中心线对直线公差带均为对称于基准（直线或平面）配置的两个平行平面之间的区域。要求构成被测中心线的两条直线与基准直线在同一个平面内，其公差带为对称于基准直线配置的两条平行直线之间的区域。注意：被测元素在测量时，要求在构成被测中心要素（直线或平面）的两个轮廓要素（直线或平面）上采相同数量的测量点，否则点击“确定”计算时会弹出“对称元素测量点数不相等”提示信息，所以被测元素要求测量点数相等（即被