三坐标在发动机缸体缓慢偏差检测中的应用

缸体是发动机各个机构和系统的安装基体，其内外、前后、左右、上下布满了空间孔系。发动机内部的运动可以归结为曲轴、活塞、连杆及凸轮轴的联动，发动机各个部件的连接尺寸实际上可以确认由上述几个方面确定。由于曲轴、活塞是安装在发动机的气缸体内，缸体的加工质量显得尤为重要，尤其是其孔系的位置尺寸、形位公差更是保证发动机装配与运转寿命的基础。

1 缸体空间孔系位置尺寸的测量基准坐标系的建立

缸体空间孔系的位置尺寸及形状、位置公差可在三坐标测量机上非常方便、快捷地测量。

对于三坐标测量孔系的位置尺寸及形状、位置公差，关键是如何建立测量基准坐标系，测量基准坐标系的建立原则就是必须与加工基准坐标系统一。只有使检测基准与零件的加工基准坐标系一致，才能保证检测的符合性，才能有效监控零件加工质量。因此，在编辑三坐标测量程序时，应先采测被定位加工基准的测量元素，经过构建、计算.建立待测零件的基准坐标系，然后根据被测零件空间尺寸的检测要求，对基准坐标系进行基准转换如平移或旋转，再采点测量被测元素，计算评价各个被测元素（如孔）在基准坐标系中位置，最后输出被测元素（如孔）在基准坐标系中的坐标值（X、Y、Z）。如果需要其他的形状、位置公差，仅评价被测元素与基准元素的各种关系即可，然后输出测量结果。因此，测量的关键是建立测量基准坐标系。

1.1三基面体系的建立和体现

如图1，孔的理想位置就是采用 A、B、C 3个相互垂直的基准平面定位。这3个相互垂直A、B、C基准平面构成一个三面体系，常称为三基面体系，它是确定零件上各要素几何关系的起点。三基面体系里，基准平面按功能要求有顺序之分，最主要的为第一基准平面（A），依次为第二（B）和第三（C）基准平面。

三基面体系是理想的空间体系，而零件上的实际基准要素本身存在形位误差，同时各实际基准要素相互之间又存在有定向和定位误差.所以当实际零件在三基面体系中按图样规定的先后顺序定位时，实际基准要素与理想的基准平面不可能完全接触。因此，必须规定建立三基面体系的原则及模拟体现方法。

（1）由实际基准表面建立三基面体系

三基面体系的第一基准是主要基准，第一基准实际表面A与第一基准平面的位置关系应符合“最小条件”；在此基础上，第二基准的实际表面B相对第二基准平面的关系应满足最大偏离量为最小这一要求；第三基准只要一点接触即可。在生产中，可采用下述模拟体现方法，即第一基准的实际表面与第一基准平面应满足3点接触；第二基准的实际表面与第二基准平面应满足2点接触，即第三基准的实际表面与第三基准平面应满足1点接触就可以了。据此，被测要素在三基面体系中的方位完全被确定下来，这样在评定”定向和定位误差时，可以得到唯一确定的结果。但是，同一个零件由于基准顺序确定得不同，被测要素的公差带在三基面体系中的位置也就不同。

（2）由实际基准圆柱表面建立三基面体系

在不同零件的基准体系中，往往既有实际基准表面又有实际基准圆柱表面，此时实际基准圆柱表面与三基面体系的关系是由两个基准平面的交线形成基准轴线。

当基准轴线为第一基准时，由三基面体系中的第一、第二基准平面构成的交线即为基准轴线，可看作两个基准。此时，理想最小外接圆柱面包容实际圆柱面A，第二基准实际表面B与第三基准平面1点接触。

当基准轴线为第二基准时，则第一基准的实际表面与第一基准平面应符合“最小条件”，即应满足3点接触；第二基准的实际圆柱面被由第二、第三基准平面构成的交线作为轴线的最小外接圆柱面紧密包容。在第一基准满足最小条件的情况下，由于实际基准要素存在着误差，包容第二基准实际圆柱表面的最小外接圆柱面与第二基准实际圆柱面只要2点接触。

富康轿车发动机缸体加工工艺采用的是典型的三基面体系构建加工坐标系。

1.2采用典型加工坐标系，

利用三坐标测量程序实现批量产品的检测，在进入程序前，先要建立零件当前所处位置的控制坐标系，即在建立零件测量基准坐标系之前应先手动建立测量初始坐标系，三坐标就是根据控制坐标系寻找被测孔或其他要素所在位置来实现零件测量基准坐标系的自动测量，根据自动测量的元素来建立零件测量基准坐标系，进而实现被测孔或面的自动测量或评价。控制坐标系的建立原则就是让所检测的零件与控制坐标系的位置相对不变，或位移很小，因此应找那些加工光洁的面或孔，如果是毛坯，应使用测量支架，将控制坐标系建在测量支架上，作为批量检测的控制坐标系。下面主要讲述零件测量基准坐标系的建立。

（1）OPl0定位基准加工采用的基准坐标系

a.定位与夹紧

缸体定位基准的加工是以缸体毛坯作为定位基准来加工的，由于毛坯定位的特点，为了保证加工精度必须使用专用工装夹具，将基准坐标系建立在专用工装夹具上。定位与夹紧如图2。