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三坐标-关于复合位置度的测量

2014-8-1 来源：作者：

摘要：本文详细说明了复合位置度的具体意义，GB中的标示以及在AC-DMIS中复合位置度检测的原理和方法。

一、引言

随着制造业的全球化，我们越来越多的会接触到国外的图纸,国外的标注方式.复合位置度就是我们经常碰到的一种美式标注方式。要了解复合位置度，我们先回顾一下位置度，位置度是指被测要素所在的实际位置对其理想位置的允许变动范围。位置度公差有点的位置度、线的位置度和面的位置度。

而在实际加工中，孔系阵列的位置度（即复合位置度）则较为常见。复合位置度公差（如图一）不仅给出了孔系相对于基准的定位公差，而且给出了各个孔系之间的相互位置公差，与传统的只给出孔系相对于基准的定位公差相比，有较好的经济性，因此得到了广泛的应用。

二、复合位置度

复合位置度是ASME Y14.5 M即美国机械工程师学会制定的“尺寸和公差标准”的一种标法，主要应用于阵列形体，即一组具有相同尺寸大小和形状并按一定规律排列的形体。阵列形体通常需要用上下框格的位置度控制：

上框格描述的是阵列形体作为一个整体的位置度公差，称为阵列位置公差 Pattern-Locating Tolerance Zone Framework（PLTZF）下框格描述的是阵列中各个形体相互之间的位置和方向公差，称为形体相关公差Feature-Relating Tolerance Zone Framework（FRTZF）从英文描述可以看出，上下框的公差都不是针对每一个具体的孔，而是一个几何图框（Framework），上框用于定位（Locating）它是由基准A、B、C及距离基准的理论尺寸所确定，所确定的几何图框是唯一确定的。下框是各个孔间的联系（Relating）它由孔间距的理论尺寸所确定，所确定的几何图框不含基准，仅仅是各孔之间的联系。

上框的基准用于几何图框的定位，下框的基准用来控制几何图框移动的方向。

下框（FRTZF）内如规定了基准，实际上就是控制了FRTZF相对于PLTZF移动的方向。如图一中的FRTZF，实际就是表示每个孔相对与基准A的垂直度，不可以相对于A倾斜，但可以在PLTZF中所确定的直径0.8的圆内移动或者旋转。若FRTZF含有两个基准A和B，那就代表直径为0.25的圆柱体只可以沿C基准方向移动。最终的目的是通过FRTZF不断的移动使每个孔的轴线处在PLTZF和FRTZF的公差重合区内。注意，PLTZF是固定不动的。

复合位置度在GB中的标注，如图二，

图二 GB中关于孔系的标注

在GB中位置度公差针对的仍然是一个几何图框，它由理论正确尺寸按确定的几何关系联系在一起作为一个整体。如图所示，矩形布置的六孔组有位置度要求，六孔之间的相对位置关系由保持垂直关系的理论正确尺寸L1、L2、L3确定，该几何图框的理想位置由基准A、B和定位的理论正确尺寸LX、Ly 来确定。由此可知，在GB中，位置度后面的基准不仅控制了位置而且控制了几何图框移动的方向。

图三 ASME 中关于孔系的标注

图三为孔组复合位置度标注的示例。

上框格（PLTZF）给出了一个几何图框的位置度, 几何图框由6个孔间距（L1、L2、L3）及相对基准A、B、C位置（Lx、Ly）组成的它是唯一的，6个孔的轴线必须位于图框所示的6个直径为0.8mm的圆柱体内。

下框格（FRTZF）是给出了6个孔相对距离为理论尺寸的一个几何图框,该几何图框不含基准A、B、C，仅仅由L1、L2、L3确定。从后面所带基准可以看出，只是限制了相对于A的倾斜（垂直度），故该几何图框可在上框格所确定的公差带内平移和旋转（但不可以倾斜），只要各孔的实际轴线位于上下框格所确定的重合区域内，孔组位置度即为合格。

三、AC-DMIS中关于复合位置度的检测

AC-DMIS测量软件是目前应用于坐标测量机最广泛的的测量软件之一.该软件操作简单方便,算法经德国物理研究院（PTB）认证.下面就简单介绍下该软件计算复合位置度的原理和方法.复合位置度的测量原理：上框格的位置度可以通过建立对应的坐标系，软件很好实现，比较麻烦的主要是下框格的位置度。因为下框格的基准不是固定的，软件中通过拟合每个孔建立拟合后的坐标系进行判定，由于每个孔都参与了坐标系的拟合，所以各个孔之间的相对位置关系在坐标系中得以体现。