大半径小圆弧.docx

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大半径小圆弧

大半径小圆弧（以下简称小圆弧）中心坐标和直径的测量，一直视为三坐标测量机检测的一项技术难题。

不少用户对此都曾作过研究，其结论基本上都归结到一点，这就是直接影响小圆弧测量结果准确性的原因是采样范围受到了限定，造成采样信息量明显减少，而且弧长越短信息量损失越大，测量的数据当然也就难以让人接受了。

然而，作者仍愿介绍两种测量方法，尽管该方法还不能从根本上解决小圆弧坐标和直径的测量问题，但作为多年来实践探索的总结，其基本原理和操作方法想必还是有借鉴和参考之处的。

从实践中我们发现，在进行小圆弧坐标和直径的测量过程中，无论圆心坐标还是圆的直径，当其中一个参数为已知条件时，则另一个参数就能够比较满意地通过测量而获得。

也就是说，已知圆心坐标求直径，或者已知直径求圆心坐标。

然而，现实工件的检测中并非如此，占多数情况的却是圆心坐标和圆的直径都是未知的，只不过我们根据图样要求和实际情况将其中一个加工精度较高的参数当作了已知条件，这就是下面方法之所以能够提出的必要前提条件。

方法1、预置理论圆心坐标测圆弧直径（该方法用于圆心坐标加工精度较高时）：

具体操作过程如下：

在测量圆弧时，先将圆弧所在平面的参考原点平移到圆弧理论中心上，使之成为新建零件参考系的原点，然后在圆弧上进行若干2D极向量（带测头半径补偿）的采点，测量完毕后将各测得R值计算平均值后乘以2，其结果即视为圆弧实际直径，随后恢复原参考系。

若没有2D极向量测点功能，则可采用PICK（不带测头半径补偿）的测点方式，其R值为原点到测头中心的距离。

计算方法与上面相同，只不过结果运算时根据内外圆弧测量还需加上或减去一个测头直径补偿。

方法2、预置理论圆弧直径测圆心坐标（该方法用于圆弧直径加工精度较高时）：

具体操作过程如下：

在进行内外圆弧测量时，调用测圆功能后须先给定一个理论圆弧直径，然后进行若干采点，系统便自动计算出圆弧的中心坐标。

若没有该测量功能，则可采用下列方法做近似测量，为简化操作和计算，亦可自行编制一个小程序。

其操作方法是，在进行该测量时须先以PICK（不带测头半径补偿）的方式在圆弧两端点处各采一点，程序用其连线建立新的零件参考系第2轴，并平移原点至两点中点上。

随之程序便以CNC方式过中点进行法向采样，带测头半径补偿的圆弧点坐标便获得了，由于这个点正处在坐标轴线上，所以，通过给定理论圆弧半径便可方便地求出当前坐标系圆弧中心坐标，而圆弧的实际中心坐标只要转换到原坐标系就行了。

测量数据的再处理:

上述两种测量方法对加工精度越高的零件测量效果越好。

而需要指出的是，当给定的理论参数与实际偏离较大时，测量效果就显著下降，此时测量结果的置信度必须根据图样给定公差的大小而定。

反之，就要对已测量的数据进行再处理。

其方法是在图样给定公差范围内适当调整理论圆弧中心位置，看其原测量R值的变化，若两者均在公差范围内就视为合格；另一种方法是在图样给定公差范围内适当调整理论圆弧半径，看其原测量圆弧中心坐标的变化，若两者均在公差范围内就视为合格。

CAD要被广泛应用，就必须简单

随着CAD技术的广泛应用和制造业信息化的快速发展，使用CAD的人员层面正在急剧扩大，从产品需求定义、概念设计、详细设计、生产制造到上市销售、售后服务等参与产品创新过程的所有人员，每个环节都可以利用CAD来解决各自的问题，如在生产中制造不出来、设计成本太高、市场上出现了需求变动等等，可以快捷地将相应资料传给以前相关设计人员，从而实现快速、灵活的动态修改。

这一点对于处于激烈市场竞争的企业来讲已变得越来越重要。

CAD要被大多数人广泛应用，就必须简单，而不是需要经过一两个月的专门训练；市场上需要的CAD，是能给企业带来创新和价值、给使用者带来效率和乐趣，而不需要把太多时间耗费在学习其复杂操作的现代化工具上。

传统的CAD造型一开始就要想好将来的三维实体结构，然后从二维草图开始按严格几何约束关系去创造三维模型。

对于没有经过长时间训练的协同设计人员或市场人员，这种方式操作起来就比较复杂。

而且如果产生的设计结果跟预期的不同，得不到想要的图样，又由于缺乏对CAD系统的了解，就会造成非常的不方便。

在以往CAD应用中存在的突出现实问题，一是人员普遍学不会、用不好，好工具作摆设；二是好不容易花钱费时培训出仅有的几个“高手”却轻易地流失，对企业造成极大挫伤。

因此，多、快、好、省地学习和掌握三维CAD等现代信息化技术，越来越成为人们的追求和共识。

大家知道，随着电脑的普及化，我们已经习惯了用鼠标拖放文件管理器这种操作方式。

能不能把这种操作方式移植过来，直观地把一个设计元素摆过来、拉过去，完成设计呢？

这就是最新的拖放式（drag&&drop）技术。

采用直观、简单的拖放式技术，设计人员就可以直接从三维开始设计，像小孩搭积木一样把一个个想要的设计元素摆放进来，放这儿或移那儿对它进行空间定位，想拉长就拉长，想缩短就缩短，这样轻松有趣地就完成了设计，而不需要长时间去学习。

另外，一些特定行业像脚踏车、建筑、机械零件等常常需要一些基本构件。

如果软件中包含了丰富的标准件图库，而且用户还可任意扩展图库，将想要的“积木块”先造好，当使用时只需从目录中拖出放到需要的地方，就可以轻松完成不同行业的设计要求。

在同一集成工具下全面解决产品的概念设计、零件设计、装配设计、钣金设计、产品真实效果模拟和动画仿真等等，将大大提高设计的效率。

这就是CAXA实体设计带来的三维创新的革命。

1产品设计原则

合理的设计应该在保证产品必备功能的前提下，使制造成本最低，这也正是本文所要探索的课题。

（l）必须满足客户对产品功能和服务的要求。

工程机械提供给客户的不仅是产品的功能，还包括支持这些功能的售后服务。

因此设计过程中既要针对产品的不同功能特点，又要使产品具有良好的维修方便性。

（2）符合国家的产业发展政策和有关的法令、法规。

（3）坚持标准化、通用化、系列化的“三化”原则。

（4）符合社会对环境保护的要求。

（5）符合技术创新的规律，重视对知识产权的保护。

（6）从企业的实际工艺水平和生产能力出发，强调设计与工艺、生产相结合。

产品设计不单单是图样设计，还包括工艺设计和生产设计。

生产设计应主要从以下几个方面进行研究：

①简化零件的功能或形状；

②最大限度地实现产品的标准化、通用化、系列化；

③尽可能使设计图纸中所规定的材料牌号、品种、规格与现有材料的使用情况一致；

④将毛坯工艺与加工工艺更有效地结合起来考虑；

⑤根据企业当前正常生产所采用的加工工艺、操作规则及相关信息来判断工艺设计的合理性；

⑥选择成熟加工工艺能保障的尺寸公差和表面粗糙度；

⑦综合分析与生产过程相关的信《产品设计的原则和技巧》

2产品设计技巧

2．1采用“三化”原则

（l）零件尽量选用标准件或用标准件改制或外购件。

（2）设计花键、螺纹时，应使之便于采用标准刀具、量具进行加工和检测，特别应优先考虑企业现有的刀具、量具。

（3）大型结构件、铸钢件的设计，尽量采用不必攻丝的紧固件，如用焊接螺母板代替螺孔。

设计大型工件时，应考虑利用已镇成的孔作为基准来焊接螺母板。

（4）尽量选用现有的成熟的零部件，或成熟的结构和工艺方法，使产品系列化、通用化。

用这种“搭积木”的方法，可以加快设计速度、缩短新产品样机试制周期，尽早占领市场。

（5）建立企业自己的“标准件库”，加快设计试制进度。

笔者所在的企业现已建立并逐步完善了“厂标准件”制度和“厂标准件库”，将凡是在三个以上主要产品中使用的相同或相似的零件选定为厂标准件。

（6）尽可能选择统一的锥度、一致的板厚尺寸和牌号统一的铸钢件材料。

2．2从形状和结构上改进设计

（1）尽量减少零件。

把几个零件合并成一个零件，例如把焊接件改为冲压件，以此减少零件的数里。

（2）将零件设计成对称的结构形式

（3）把几个产品申使用的形状相似的零部件，设计成能够通用的零部件。

（4）简化每个零件的形状，改进零件外形，减少弯曲的形状，有时还可以把压形时难以保证尺寸精度的零件改为焊接件。

2．3改进工艺方案

（l）避免没有必要的切削加工，特别是没必要的装夹基准面的切削加工。

焊接件准备用自动化程度较高的焊接机器人进行焊接时，应考虑组成零件的焊前加工，保证焊接件各组成零件之间的相互位置尺寸，否则误差太大，机器人将无法自动跟踪焊接。

（2）在保证零部件可*、合理使用的前提下，降低尺寸公差、表面粗糙度、形位公差等加工精度等级要求。

（3）减少零件的弯曲形状和复杂程度，降低废品率和生产制造成本。

（4）型钢在进行长度下料时，尽量把火焰切割改为型钢剪切下料；一般板料的火焰切割改为用剪板机剪切下料；长方形条状工件从四边剪切改为用条钢，仅仅是长度上的剪切下料。

当剖面完成後，开始设定各几何之尺寸参数，首先以左键选取欲设定尺寸之单元（entity），然後以中间键标定尺寸参数所要摆设的位置。

以下说明各类参数之标定方式。

1.线段之长度：

以左键选取线段，然後以中间键标定尺寸参数所要摆设的位置。

2.两点之水平或垂直距离：

选取两点，然後以中间键标指定适当位置，即可产生水平或铅直之参数。

3.圆或圆弧之半径：

选取圆或圆弧，然後指定适当位置。

4.圆之直径：

1.平面上的圆：

以左键选取该圆两次再以中间键定出位置

2.垂直之圆柱：

先选圆周，再选中心线然後再选圆周，最後指定位置。

Figure2.1:

垂直圆柱尺寸之标法

5.圆弧之角度：

先选圆弧之两端点，然後再选取圆弧内任一点，之後指定位置。

Figure2.2:

圆弧角度之标法

6.两平行线之距离：

选取两平行线，然後标定尺寸参数所要摆设的位置。

7.两不平行线之夹角：

选取两不平行线，然後指定适当位置。

8.某一图形单元与中心线之距离：

选取该单元及中心线，然後指定适当位置。

9.不规则曲线之参数指定：

1.选取该曲线之两端点，标出两端点之水平或铅直距离。

2.先产生一参考座标糸，然後标示该曲线两端点之水平及铅直距离，并标示座标糸与任一端点之相对位置，下一步选取该曲线及座标糸，再按中间键，则该曲线中所有点便与该座标糸产生相对关系，各点即可用座标值来定义。

3.利用?

部读入之座标点档案，建立不规则曲线的步骤：

1.先使不规则曲线参考某一区域座标，选"Dimension"，用左键选不规则曲线两次，此时不规则曲线转成红色。

2.再用左键选欲参考之座标糸，再按中键完成参考关系之建立。

3.标示不规则曲线首尾两点与参考座标糸之相关位置。

4.选"Modify"，再选不规则曲线。

5.选"ReadPnts"，输入档案名称，读入座标点。

6.选"Regenerate"，完成座标点之读入。

使用者也可以用"SavePnts"指令将不规则曲线的资料点存档。

资料格式如下：

Coordinatesofsplinepoints:

（theymaybeeditedusingavailableeditor;changesinXandYcoordinatesofthefirstandthelastpointswillbeignored）CARTESIANCOORDINATES:

XYZ1105.3322363.3774606.2803729.57544708.05444111.4325901050