平面度误差和平行度误差检测平台的建立精.docx

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平面度误差和平行度误差检测平台的建立精

平面度误差和平行度误差检测平台的建立

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平面度误差和平行度误差检测平台的建立

作者：

xxx指导老师：

xxx

（xxx大学工学院11机制合肥230036）

下载须知：

本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。

另外：

有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。

摘要：

在几何量精度设计与测量技术中，利用内径百分表测量平面度误差和平行度误差是一种十分常见的方法。

但是，如果我们不清楚如何来测量平面度误差和平行度误差，那么对工件的精度可能没有十分明确的认识。

虽然我们可以去实验室观察和测量，可是这并不是十分方便。

通过计算机上的三维绘图软件CATIA的绘制，我们可以很快的建立起平面度误差和平行度误差的检测平台。

这样我们就可以更加简单并且非常清晰直观的了解这两种误差的检测过程。

在建立检测平台的过程中，一方面我们需要足够的细心，因为每个基础零件的设计都会牵扯到整体平台的装配，所以一定要提前定好方案，仔仔细细的绘制不能出错；另一个方面，我们还需要耐心，设计的过程是非常繁琐的，一步步的建立模型和装配都不能急躁。

关键词：

平面度误差平行度误差CATIA测量数据

1引言

在机械设计制造的行业中，任何的工件都是由最基本的点线面组成的。

这些最基本的要素在实际情况中肯定有偏差的，这些误差的存在就影响了工件的质量。

我们应该十分的重视形位误差在工业上面的应用，它对各行各业都能产生影

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响。

比如航天航空业上，如果一颗螺丝钉大小的工件的加工没有重视形位误差就有可能工件的精度达不到要求，这就会影响整个火箭或者飞机的运行，造成危险。

在这里我们只介绍形状公差中的平面度误差和平行度误差，通过CATIA建立平面度误差和平行度误差的检测平台，既精准又直观。

对于这种类似平台的建立应用于工业生产上面，可以有效的降低生产成本，提升工件误差的测量效率；并且由于人工测量容易导致错误，建立平台可以提高测量的准确度。

通过本次对于平面度误差和平行度误差检测平台的建立我们可以知道，其实并不复杂。

只要我们在设计零件的时候，每一个零件的设计都有合适的结构造型和尺寸大小，那么我们最后整体的检测平台就会非常的精准且美观。

2内径百分表

我们这一次的平面度误差和平行度误差检测平台的测量所要用到的测量仪器就是内径百分表，所以我们简单的介绍一下内径百分表。

内径百分表是一种测量形状误差的计量器具，它可以将表侧头的直线位移转换成为指针的左右摇摆。

平面度误差的测量中，对于各个被检测的点或线的误差值就是我们必须要利用的内径百分表测量时的表盘上面的读数；而在平行度误差的测量中，我们是通过内径百分表上的读数来确定中心线与基准平面的偏移距离。

内径百分表（如图1所示）由1表头、2转数指示盘、3表盘、4主指针、5表体、6轴套、7量杆、8测量头组成。

同时，我们提供了本次平台建立所用到的内径百分表的三维立体图（如图2所示），这样使我们对内径百分表有一个更清楚的认识。

图1内径百分表结构图

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3平面度误差检测平台的建立

3.1平面度误差第3页共17页

平面度误差是通过实际的被测表面与理想的基准表面这两者之间相比较来说的，它们之间的线值距离就是平面度误差的差值；另外一种方法就是通过测量被测表面的若干个测点的高度最大值与最小值的差值，再换算成线值来表示平面度误差。

3.2测量原理

利用平面度误差检测平台测量平面度误差的时候，我们选用的处理数据的方法是对角线法。

在被测平面上作出其中的一条对角线，然后作出另一条对角线以及该对角线的平行平面，该平面即就是基准平面。

平面度误差就是此平面偏离基准平面的距离的最大值和最小值的绝对值之和。

3.3检测平台的基本概括

3.3.1平台的组成零件

首先，对平台的组成部分进行简单的介绍。

平面度误差的检测平台由被测部分、测量部分和底座部分组成。

被测部分是一块长方体的平板，选择长方体的一个面为被测平面；测量部分是由内径百分表和可以带动内径百分表移动的磁力装置组成。

然后，跟前面的介绍方法一样，我们来逐一的对各个零件进行介绍

1、内径百分表，同样地我们在文章的开头已经介绍过了；

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2、底座（如图3），其实平面度检测平台的底座十分的简单，就是一个比较大的长方体。

它的作用就是放置被测零件和内径百分表的测量装置。

在这里我们给出了底座的三维立体图和平面度（如图4所示）。

图3底座三维图5），这是一个可以带动内径百分表移动的装置，同时它也图4底座平面图

3、磁力装置（如图

可以稳稳的固定在底座的某一地方。

它的内部是一个磁铁，当我们需要对某一点进行测量时，将磁力装置的按钮旋转到磁铁贴地的时候，这样通过磁铁与底座的吸附力可以将百分表牢牢的固定住。

如果我们需要移动百分表的时候，我们选择按钮时磁铁脱离底座，这样就可以随意移动装置了。

由于它的内部结构比较复杂，我们就不提供具体的结构图了。

在这里我们还给出了它的平面图（如图6所示）。

图5磁力装置三维立体图

3.3.2平面度误差检测平台的设计图6磁力装置平面图

通过以上的介绍，我们了解了平台建立的基本零件，现在我们将这些零件组合装配到一起，就组成了最后的平面度误差检测平台。

为了更加直观的了解平面

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度误差检测平台的整体，我们在这里提供了平面装配图、三维立体图和三维爆炸图。

1.平面度误差检测平台的三维立体图（如图7、图8所示）：

图7

平面度误差检测平台的三维立体

图8平面度误差检测平台的三维立体图

2.平面度误差检测平台的平面装配图（如图9所示）：

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3.平面度误差检测平台的爆炸图（如图10所示）

图10平面度误差检测平台的爆炸图

3.4测量方法以及数据的整理

3.4.1测量方法

第一步我们将被测零件放在平台的底座上，就像上图看到的一样，调整支架使百分表测量头垂直指向被测零件表面，然后进行内径百分表调零，按压内径百分表的表头和调整表盘，让表指针指在零位。

第二步我们在被测零件的表面画出一个分

布均匀的网格（如右图11所示），四周到边

缘的距离保持一致，沿着网格线的交点进行测

量，同时记录各点的读数值。

3.4.2数据的记录结果分析：

分别记录下内径百分表在平面上测量的九

个数据，a1=0、a2=15、a3=7、b1=-12、b2=20、

b3=4、c1=5、c2=-10、c3=2；根据图x中的

a1—c1为旋转轴，旋转量为P，则得到了旋转

后的等差数列对应的数据为0、-7、-14、5、-2、

-9、10、-3、-4，再进一步处理得出最后的数据0、8、-7、-7、18、-5、15、-13、-2

；最后将处理后的数据中的最大值与最小值相差，得到的就是被测平面图11测量示意图

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的平面度误差，因此，这个工件的平面度误差为25ｕｍ。

将结果制成表格：

表1平面度误差测量数据表

4平行度误差检测平台的建立

4.1平行度误差：

这里我们利用线对线平行度来测量平行度误差，线对线平行度公差带是平行于基准线的两平行平面并且距离是公差值t之间的区域。

如图12所示，被测中心轴中心线平行于基准轴线A的两平行平面之间，且必须

图12平行度误差测量原理图

位于距离为公差值0.02mm。

4.2测量原理

被测工件上的两孔轴心线在互相垂直的两个方向上都有平行度公差要求。

即

被测实际轴线应位于距离为公差值0.01mm，处于水平方向，且平行于基准线的两平行平面之间，同时也必须位于距离公差值0.02mm，处于垂直方向，且平行

于基准线的两平行平面之间。

4.3检测平台的基本概括

4.3.1平台的组成零件

首先，对平台的组成部分进行简单的介绍。

平行度误差的检测平台由被测部分、底座被测中心件，通过

测量部分和部分组成。

部分是两根轴和支撑孔两根相互轴支撑孔件连

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接起来。

中心轴Ⅱ被底座上的两个卡键卡住，调整支撑孔件与底座上的基准平面垂直让中心轴Ⅰ和中心轴Ⅱ分别平行于基准面。

测量部分是由滚珠丝杆、表支架、摇手和内径百分表组成的。

然后，我们逐一的介绍各个零部件。

1、内径百分表在文章的开头我们已经介绍过了；

2、表支架和滚住键（如图13、图14所示），它的上半部分是一根支杆，支撑着内径百分表。

下半部分是一个卡键，它的内部是与丝杆上的轨道相对应的，目的是组成一个轨道让滚珠随着轨道形成一个回流。

它的作用是通过滚珠的回流运动可以带动整个内径百分表的测量部分做直线运动。

图13表支架三维立体图图14表支架平面图

3、丝杆（如图15、图16所示），滚珠丝杆的主导轨，它的上面环绕着凹槽轨道，滚珠随着轨道做回流运动，带动这丝杆上面的表支架做直线运动。

丝杆的右端打出了外螺纹，目的是为了与摇手连接，通过摇手的转动带动丝杆旋转。

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图15丝杆三维立体图

4、底座（如图17所示），

底座支撑着整个平台，所有

的测量都要在底座上进行。

底座上的四个卡座用来固定丝杆和中心轴Ⅰ，底座的上平面可以作为平行度测量的基准面。

以上平面为基准面可以减少平台的零件数量，让检测变得更加的简单。

在这里我们另外给出了底座的主视图和左视图（如图18所示），上面标注着这次建立的平台底座的基本尺寸。

5、被测中心轴Ⅰ（如图19和图20所示）和中心轴Ⅱ（如图21和图22所示），我们用中心轴的中心线代替孔的中心线来测量平行度误差。

中心轴Ⅰ固定在靠近底座的位置，它的中心线可以作为被测中心线的基准。

中心轴Ⅱ则由支撑孔件固定在远离底座的位置，内径百分表就是通过测量它的中心线来确定偏离平行位置的距离。

在这里我们给出了两根轴的基本尺寸。

图18底座平面图体图

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图19中心轴I三维立体图

图20

中心

图21中心轴II三维立体图图22中心轴II平面图

6、被测零件（如图23所示），它是这个检测平台的被测量件，平行度误差的差值就是通过测量这两个孔中心线的偏离距离。

现在，被测零件的两个孔被用来固定两个中心轴。

在固定中心轴Ⅰ的一端开了一个直径为5mm的孔，这样做是为了与中心轴Ⅰ上的孔相对应，再用螺钉固定，防止在测量过程中被测零件歪倒了。

这里我们给出了被测零件的尺寸大小（如图24所示）。

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图23被测零件三维立体图图24被测零件平面图

7、摇手（如图25、图26

所示），我们设计的这个摇

手相对简单，它只是一个弯曲的工件，在工件的一端开孔然后打出内螺纹，这样做是为了连接滚珠丝杆的一端。

通过转动摇手的同时带动着滚珠丝杆的转动就可以移动内径百分表。

图25摇手三维立体图

图26摇手平面图

4.3.2平行度误差检测平台的设计

通过以上的介绍，我们了解了平台建立的基本零件，现在我们将这些零件组合装配到一起，就组成了最后的平面度误差检测平台。

为了更加直观的了解平行度误差检测平台的整体，我们在这里提供了平面装配图、三维立体图和三维爆炸图。

1.平行度误差检测平台的三维立体图（如图27、图28所示）：

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平行度误差检测平台的三维立体图

图27图28平行度误差检测平台的三维立体图

2.平行度误差检测平台的平面装配图（如图29所示）：

图29平行度误差检测平台的平面装配图

3.平面度误差检测平台的爆炸图（如图30所示）：

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图30平面度误差检测平台的爆炸图

4.4测量方法以及数据的整理

4.4.1测量方法

第一步我们首先把被测零件连杆的下端孔中分别插入中心轴I，并将中心轴Ⅰ选作为基准轴线；

第二步将中心轴I放在底座平面上等高的凹槽中，并且使得这两个中心轴各自的轴心线上的一个端点构成的平面垂直于基准平面，通过放入螺钉卡住被测零件与中心轴Ⅰ，然后固定好被测零件；

第三步首先调整内径百分表的表支架，使得内径百分表的测量头正好接触到中心轴Ⅰ的某一端最高点，并且按压百分表的表头使得指针的指向为零读数。

再摇动摇手，通过滚珠丝杠的转动带动表支架移动使得测量头指向另一端的最高点，读出内径百分表上的读数值，判断两端点的高低情况，如果百分表上的读数也为零，则不需要调整；如果百分表上的读数不为零，则调整中心轴，使得中心轴Ⅱ的中心线平行与基准平面（百分表读数为零十）；

第四步首先调整百分表的支架，然后在被测零件的上端孔中插入中心轴Ⅱ，再调整表支架使得内径百分表的测量头正好接触中心轴Ⅱ的某一端最高点，记录下两端点之间的距离为L，并且按压百分表表头是的指针指向零刻度。

在摇动摇手，让内径百分表的测量头指向另一端的最高点，读出内径百分表上的数值h。

4.4.2数据的记录结果分析：

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由于我们是以中心轴的中心线来代替孔的中心线，测量的时候得到数据与实际的误差值是不一样的。

这里就要用到相似三角形的换算关系对测量数据进行换算。

记录数据和分析结果得到的表格

表格2平行度误差测量数据表

结论

本文介绍了在利用绘图软件CATIA的绘图功能对平面度误差和平行度误差测量平台的建立。

通过测量平台的建立，我们对测量的数据进行分析计算，从而得到想要的平面度误差和平行度误差的结果。

通过CATIA工程软件，对平台的设计进行三维建模和工程图生成，对平台的结构模拟和参数设计起到了重要的作用。

本次平台的建立结构简单，工件设计合理，通过这两个平台更为有效的对平面度误差和平行度误差进行测量。

由于形状误差在生产加工过程中直接影响着工件的质量，所以检测平面度误差和平行度误差是十分关键的。

在绘图过程中，要注意工件的尺寸，外形和精确度。

一定要十分细心和认真，如果由于疏忽少画了一个孔或者一段螺纹，那么建立起来的平台可能就不能达到检测的效果。

必须反复检查，以保证最后的平台能够在检测平面度和平行度误差的时候得到最精确的数据。

致谢

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经过三个月忙碌的学习和工作，这次的毕业设计终于将接近尾声了。

尽管在论文的写作过程中遇到了无数的困难和挫折，但是在同学和老师的无私帮助下度过了难关。

在这里我尤其要强烈感谢的是我的毕业设计指导老师—孔晓玲老师，她对我进行了无私的指导和帮助，在我茫茫的学海中点亮了一盏明灯。

孔老师多次对我的论文提出了宝贵的建议，让我更加有信心坚持下来。

另外，我也要感谢我的同学，他们在我遇到困难的时候伸出了援手，提供了很多的素材和资料，也给了很多很好的建议。

最后，感谢安徽农业大学四年来对我的栽培。

让我在学术上思想上和生活上都有了很明显的进步。

这四年来，我学习了很多的知识，得到了很多的锻炼，这一切都于学校息息相关。

我相信，每一个安农人都会对自己的母校感到骄傲和自豪！

参考文献

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1孔晓玲，候艳君，郑红霞.几何量精度设计与测量技术.电子工业出版社，20132刘朝儒，等.机械制图.北京：

高等教育出版社，2001

3江洪，李仲兴，陆利锋.CATIA基础教程.机械工业出版社.2011

4马铁林，刘海桥.CATIA机械设计基础培训教程.北京：

人民邮电出版社，20045谢龙汉，单岩.CATIAV5零件设计.北京：

清华大学出版社，20046MechanicalDrive（Reference）.MachineDesign.52（14）,1980

7SorsL.FatigueDesignOfMachineCompnents.Oxford:

PerganmonPress,1971

8RajputRK.ElementsofMechanincalEngineering.KatsonPubl.House,1985

Title：

Theestablishmentofflatnesserrorandparallel

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errordetectionplatform

Abstract：

Intheproductionprocessofindustrialparts,thesepartsoftheshapeandpositionerrorinalargeextentdeterminesthequalityofproducts.Thus,mechanicalpartsprocessinginthemeasurementoftheflatnesserrorandtheparallelismerrorisveryimportant.Inthegeometricalprecisiondesignandmeasurementtechnology,theboredialindicatormeasuringflatnesserrorandparallelismerrorisaverycommonmethod.Butifwedon'tknowhowtomeasuretheflatnesserrorandtheparallelismerror,thentheaccuracyoftheworkpiecemaynotveryclearunderstanding.Althoughwecangotothelaboratoryobservationandmeasurement,butitisnotveryconvenient.Throughthecomputer3DgraphicssoftwareCATIAdrawing,wecanquicklybuildflatnesserroranderrorofparallelismdetectionplatform.Sowecanbemoresimpleandveryclearandintuitiveunderstandingofthetwokindsoferrordetectionprocess.Keywords：

FlatnesserrorParallelerrorCATIADataacquisition