三坐標測量軟件PowerDMIS 在 ISO 1101:2017 線輪廓度公差驗證中的應用

一、幾何公差

二、線輪廓

線輪廓度是表示在零件的給定平面上，任意形狀的曲線保持理想形狀的狀況；線輪廓度公差是指非圓曲線的實際輪廓線對理想輪廓線允許的變動量，用于控制零件上的平面曲線的截面輪廓線的形狀誤差；生產中常見零件的非圓曲線有凸輪輪廓線、渦輪葉片截面輪廓線、非圓曲線樣板或靠模工作面等。非圓曲線形狀都比較復雜，圖樣上通常采用理論正確尺寸來確定其理想形狀。 

根據零件的功能需要，線輪廓度有兩類不同性質的要求。

1、無基準要求的線輪廓度

指被測輪廓線為單一要素，即僅對其本身給出形狀公差要求，沒有任何基準要求。其公差帶為直徑等于公差值t，圓心位于具有理論正確幾何形狀上的一系列圓的兩包絡線所限定的區域。

2、相對于基準體系的線輪廓度

指被測輪廓線為關聯要素，即其形狀相對于基準有位置要求。該理想輪廓線相對于基準為理想位置。其公差帶也是包絡一系列直徑為公差值t的圓的兩包絡線所限定的區域，但諸圓的圓心位于相對于基準為理想位區置的理論正確幾何形狀的線上。該公差要求屬于方向或位置公差。

3、線輪廓度特點：

針對每個線要素，公差帶沿被測形體的每個線要素的理論正確輪廓均勻分布是二維的公差帶。理論正確輪廓可以由數學模型或二維視圖定義，可用于具有不同截面的零件，如機翼等，也可用于具有固定截面但不需要控制整個輪廓表面的零件（如回轉件）。

三、輪廓度評價

（1）對線輪廓度評價：通過掃描方式進行曲線輪廓度檢測，能夠準確、快速、直觀的得到檢測結果??。

（2）輪廓度帶有基準的時候，在計算評價過程中，是要求線或者面上的每一個點的位置都在公差要求范圍之內。

（3）三坐標測量時，其輪廓度評價和計算方式只有一種，這就是將其點坐標值與理論輪廓坐標值進行比較后，取其差值最大的絕對值的兩倍作為該線的輪廓度測量結果。

（4）一般在觸發式測頭測量曲線輪廓度時，測量N個點后構造特征組評價線輪廓度，計算每個點和理論值的偏差。

（5）二維曲線的補償非常簡單，沿著點的矢量方向補償半徑即可。

（6）線輪廓度的計算公式根據ISO標準（GB/T國家標準）為提取線輪廓上的點到擬合線輪廓的最大距離的2倍。

（7）線輪廓度計算的核心公式：

?根據ISO標準（GBT 1958-2017產品幾何技術規范（GPS)幾何公差檢測與驗證），?線輪廓度誤差值?的計算公式為：測量值=最大偏差絕對值×2?（MEAS = MAX×2），其中，最大偏差指提取線輪廓上的點到理論（擬合）線輪廓的最大距離。

1、ISO 1101 2017和ASME Y14.5 2018報告：

（1）ISO 1101和Y14.5 2018評價結果中，公差帶均無負公差。

（2）ISO評價結果使用偏差最大值的2倍輸出報告，ASME評價結果同樣使用偏差最大值的2倍輸出結果。這個結果符合規范定義要求，并且評價結果正確。

2、PowerDMIS線輪廓度評價

PowerDMIS軟件符合ISO 1101 2017和ASME Y14.5 2018標準的形位公差評價。

PowerDMIS GDT評價，用戶只需按著圖紙標注填空即可，不需人為拆解形位公差標注的含義。

（1）不帶基準的輪廓度

只約束曲線的形狀，不約束曲線的位置。

被測輪廓上的點必須位于直徑為0.1的包絡線區域，并且圓心必須在理論輪廓線上，實際曲線整體可在二維平面上平移旋轉。(無基準：形狀誤差）

A.觸發測頭CP100T

對于觸發測頭測量曲線輪廓度時，測量N個點后構造特征組評價輪廓度，計算每個點和理論值的偏差。

在被測輪廓的特征上選取若干測量點，多點構造特征組，評價線輪廓。

無基準輪廓度評價，通過擬合20個點整體擬合到理論輪廓，進而計算每個點與理論輪廓的偏差，并采用矢量最大最小偏差值來得出輪廓度值。

B.掃描測頭CP500S

對于掃描測頭，可以直接用掃描功能掃描曲線，用于評價輪廓度。

無基準線輪廓度評鑒，實測曲線與理論輪廓進行最佳擬合，線輪廓度為為最大偏差絕對值的兩倍。

（2）帶基準的輪廓度

同時約束曲線的形狀和位置。測量時，需要保證每個點在基準建立坐標系的絕對坐標值在輪廓度公差值之內。

示例一：

被測輪廓上的點必須位于直徑為0.1的包絡線區域，并且圓心必須位于理論輪廓線上，實際輪廓整體都由實際測量基準ABC固定。（有基準：位置公差）

有基準輪廓度評價，基準確定具體位置，再計算點與理論輪廓的偏差，得出每個點的偏差值以決定輪廓度。

示例二：

被測輪廓上的點必須位于直徑為0.1的包絡線區域，并且圓心必須位于理論輪廓線上，實際曲線整體都由實際測量基準AB固定部分，實際輪廓整體上下可以平移。（有基準：形狀和位置）

示例三：

被測輪廓上的點必須位于直徑為0.1的包絡線區域，并且圓心必須位于理論輪廓線上，實際曲線整體都由實際測量基準A固定部分，實際輪廓整體上下、左右可以平移。（有基準：形狀和位置）

3、復合線輪廓度(美標ASME Y14.5) 

復合線輪廓度公差是對同一被測要素用兩個框格表示不同的輪廓度要求,上框格的輪廓度為被測輪廓相對于基準體系的要求,下框格為被測輪廓對某一基準的進一步要求，這兩項要求必須同時滿足。

上、下框格的輪廓度要求都合格，那么產品才符合圖紙標注。

上格：對基準A、B和C的要求

下格：下格0.02公差帶在垂直A（方向約束）、定向B（平行）的前提下，可在0.1的公差帶中上下、左右平移。