摘要：本文詳細(xì)說明了復(fù)合位置度的具體意義，GB中的標(biāo)示以及在AC-DMIS中復(fù)合位置度檢測的原理和方法。
關(guān)鍵詞：復(fù)合位置度 三坐標(biāo) PLTZF FRTZF 陣列位置公差 形體相關(guān)公差 孔系

一、引言
 

    隨著制造業(yè)的化，我們越來越多的會(huì)接觸到國外的圖紙,國外的標(biāo)注方式.復(fù)合位置度就是我們經(jīng)常碰到的一種美式標(biāo)注方式。要了解復(fù)合位置度，我們先回顧一下位置度，位置度是指被測要素所在的實(shí)際位置對其理想位置的允許變動(dòng)范圍。位置度公差有點(diǎn)的位置度、線的位置度和面的位置度。
    而在實(shí)際加工中，孔系陣列的位置度（即復(fù)合位置度）則較為常見。復(fù)合位置度公差（如圖一）  不僅給出了孔系相對于基準(zhǔn)的定位公差，而且給出了各個(gè)孔系之間的相互位置公差，與傳統(tǒng)的只給出孔系相對于基準(zhǔn)的定位公差相比，有較好的經(jīng)濟(jì)性，因此得到了廣泛的應(yīng)用。
 
          圖一  

二、復(fù)合位置度
 

    復(fù)合位置度是ASME Y14.5 M即美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)制定的“尺寸和公差標(biāo)準(zhǔn)”的一種標(biāo)法，主要應(yīng)用于陣列形體，即一組具有相同尺寸大小和形狀并按一定規(guī)律排列的形體。陣列形體通常需要用上下框格的位置度控制：
    上框格描述的是陣列形體作為一個(gè)整體的位置度公差，稱為 陣列位置公差 Pattern-Locating Tolerance Zone Framework（PLTZF）
    下框格描述的是陣列中各個(gè)形體相互之間的位置和方向公差，稱為 形體相關(guān)公差Feature-Relating Tolerance Zone Framework（FRTZF）
    從英文描述可以看出，上下框的公差都不是針對每一個(gè)具體的孔，而是一個(gè)幾何圖框（Framework），上框用于定位（Locating）它是由基準(zhǔn)A、B、C及距離基準(zhǔn)的理論尺寸所確定，所確定的幾何圖框是確定的。下框是各個(gè)孔間的聯(lián)系（Relating）它由孔間距的理論尺寸所確定，所確定的幾何圖框不含基準(zhǔn)，僅僅是各孔之間的聯(lián)系。
上框的基準(zhǔn)用于幾何圖框的定位，下框的基準(zhǔn)用來控制幾何圖框移動(dòng)的方向。
    下框（FRTZF）內(nèi)如規(guī)定了基準(zhǔn)，實(shí)際上就是控制了FRTZF相對于PLTZF移動(dòng)的方向。如圖一中的FRTZF，實(shí)際就是表示每個(gè)孔相對與基準(zhǔn)A的垂直度，不可以相對于A傾斜，但可以在PLTZF中所確定的直徑0.8的圓內(nèi)移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)。若FRTZF含有兩個(gè)基準(zhǔn)A和B，那就代表直徑為0.25的圓柱體只可以沿C基準(zhǔn)方向移動(dòng)。目的是通過FRTZF不斷的移動(dòng)使每個(gè)孔的軸線處在PLTZF和FRTZF的公差重合區(qū)內(nèi)。注意，PLTZF是固定不動(dòng)的。
    復(fù)合位置度在GB中的標(biāo)注，如圖二，

圖二 GB中關(guān)于孔系的標(biāo)注
    在GB中位置度公差針對的仍然是一個(gè)幾何圖框，它由理論正確尺寸按確定的幾何關(guān)系聯(lián)系在一起作為一個(gè)整體。如圖所示，矩形布置的六孔組有位置度要求，六孔之間的相對位置關(guān)系由保持垂直關(guān)系的理論正確尺寸L1、L2、L3確定，該幾何圖框的理想位置由基準(zhǔn)A、B和定位的理論正確尺寸LX、Ly 來確定。由此可知，在GB中，位置度后面的基準(zhǔn)不僅控制了位置而且控制了幾何圖框移動(dòng)的方向。
 
                     圖三 ASME 中關(guān)于孔系的標(biāo)注
圖三為孔組復(fù)合位置度標(biāo)注的示例。
    上框格（PLTZF）給出了一個(gè)幾何圖框的位置度, 幾何圖框由6個(gè)孔間距（L1、L2、L3）及相對基準(zhǔn)A、B、C位置（Lx、Ly）組成的它是的，6個(gè)孔的軸線必須位于圖框所示的6個(gè)直徑為0.8mm的圓柱體內(nèi)。
    下框格（FRTZF）是給出了6個(gè)孔相對距離為理論尺寸的一個(gè)幾何圖框,該幾何圖框不含基準(zhǔn)A、B、C，僅僅由L1、L2、L3確定。從后面所帶基準(zhǔn)可以看出，只是限制了相對于A的傾斜（垂直度），故該幾何圖框可在上框格所確定的公差帶內(nèi)平移和旋轉(zhuǎn)（但不可以傾斜），只要各孔的實(shí)際軸線位于上下框格所確定的重合區(qū)域內(nèi)，孔組位置度即為合格。

三、AC-DMIS中關(guān)于復(fù)合位置度的檢測
 

    AC-DMIS測量軟件是目前應(yīng)用于坐標(biāo)測量機(jī)廣泛的的測量軟件之一.該軟件操作簡單方便,算法經(jīng)德國物理研究院（PTB）認(rèn)證.下面就簡單介紹下該軟件計(jì)算復(fù)合位置度的原理和方法.
    復(fù)合位置度的測量原理：上框格的位置度可以通過建立對應(yīng)的坐標(biāo)系，軟件很好實(shí)現(xiàn)，比較麻煩的主要是下框格的位置度。因?yàn)橄驴蚋竦幕鶞?zhǔn)不是固定的，軟件中通過擬合每個(gè)孔建立擬合后的坐標(biāo)系進(jìn)行判定，由于每個(gè)孔都參與了坐標(biāo)系的擬合，所以各個(gè)孔之間的相對位置關(guān)系在坐標(biāo)系中得以體現(xiàn)。
 
                                圖四
測量步驟：
① 根據(jù)基準(zhǔn)體系及確定被測要素的理論正確位置的兩個(gè)理論正確尺寸的方向建立坐標(biāo)系，使該坐標(biāo)系的某兩軸方向平行于理論正確尺寸的方向，基準(zhǔn)點(diǎn)為原點(diǎn)并保存。
② 測量被測要素（結(jié)果中理論值為理論正確尺寸）生成結(jié)果。注意：被測元素同為圓或同為圓柱。
③ 打開復(fù)合位置度界面如（圖四）所示。
將被測元素拖入到測量元素欄中，分別輸入PLTZF和FRTZF中的公差。
④ 設(shè)置對應(yīng)被測元素和基準(zhǔn)元素的公差規(guī)則、擴(kuò)展公差評定和名稱，設(shè)置完成后點(diǎn)擊“確定”按鈕。
⑤ 生成復(fù)合位置度結(jié)果。上下層結(jié)果分別為無公差規(guī)則實(shí)體補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果和有實(shí)體補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果。A為旋轉(zhuǎn)量，T1T2分別為平移量。

小結(jié)

    隨著制造業(yè)的發(fā)展，三坐標(biāo)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，操作越來越人性化，精度越來越高，軟件功能越來越強(qiáng)大，三坐標(biāo)已經(jīng)不僅僅滿足于日常的幾何量測量，像AC-DMIS中的齒輪測量、、蝸輪蝸桿測量、葉片測量、凸輪測量、螺紋測量、樣板測量等等已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到到了航空航天，汽車，高鐵等各個(gè)領(lǐng)域。
              

參考文獻(xiàn)
 

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2. 甘永立 《幾何量公差與檢測》-7版。-上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2005.7
3. AC-DMIS 5.1.39軟件說明  -西安德翼軟件有限公司，2012
4. GD&T   ASME Y14.5 M  -2009
5. GB/T1182-1996