赵晓丹 尹晓亮 刘新艳 姚伟 韩伟峰
中车长春轨道客车股份有限公司 吉林省长春市 130062
摘要：构架是转向架结构中关键而重要的组成部分，其质量对转向架以及车辆的安全运行起着至关重要的作用。所以构架加工后要对关键尺寸进行检测，除手工能测量的尺寸外，一些空间尺寸及形位公差等需用三坐标检测。故研究构架尺寸三坐标检测具有重要意义。
关键词：构架；检测；三坐标
1 引言
三坐标检测测量精度高，除可以测量线性尺寸外，还可测量手工量具无法测量的空间尺寸，平面度、位置度、圆柱度等形位公差。可测量的范围广泛，测量后可打印详细记录，可追溯性强。三坐标检测应用于构架尺寸检测上，对控制构架质量有较大的作用。
2 三坐标检测原理
将被测零件放入它允许的测量空间，精确地测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数据，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。
三坐标测量机由三个互相垂直运动轴X、Y、Z建立起的一个直角坐标系，测头的一切运动都在这个坐标系中进行，测头的运动轨迹由测球中心来表示。测量时，把被测零件放在工作台上，测头与零件表面接触，三坐标测量机的检测系统可以随时给出测球中心点在坐标系中的精确位置。当测球沿着工件的集合型面移动时，就可以得出被测几何面上各点的坐标值。将这些数据送入计算机，通过相应的软件处理，就可以精确地计算出被测工件的几何尺寸、形状和位置公差等。
3 检测前准备
3.1 开启压力空气干燥机，使冷干压力空气温度达到5℃。
3.2 开机前应用无水乙醇擦拭机器导轨，导轨擦拭禁用任何性质的油脂。
3.3 开机前必须检查气源：气压≧0.60Mpa 并保持有持续气源供应，电压电流应符合：交流电压220V±10%、电流15A、接地电阻≦5Ω。
3.4 零件检测时应满足以下环境要求：
室内温度：20℃±2℃
相对湿度：40%-70%
3.5 检查空压气管是否接好，气管是否漏气。气压低于规定值时，不准移动桥、滑架或Z导轨，否则会严重损坏机器。
3.6 被测零件在检测之前，应先清洗去毛刺，防止在加工完成后零件表面残留的冷却液及加工残留物影响测量机的测量精度及测尖的使用寿命。
3.7 被测零件在测量之前应在室内恒温，如果温度相差过大就会影响测量精度。根据零件的大小、材料、结构及精度等特点，适当选择恒温时间，以适应测量仪室内温度，减少冷热对零件尺寸的影响。
3.8 测量前，应熟悉产品零件图、工艺要求和相关的技术文件以及产品的精度验收标准，分析产品结构，了解零件装配关系和技术要求，明确测量的项目，为测量做好必要的技术准备。
3.9 确认设备和工件性能完好方可作业。
4 检测基准的建立
4.1 基准建立原则
为被检测工件建立合理的检测基准是非常关键的步骤。根据基准统一原则，测量基准的建立要与设计基准和工艺基准相统一。即工序测量应以工艺基准作为测量基准，终检测量应以设计基准作为测量基准。
应尽量选取直接测量的元素，最好不采用间接测量元素作为测量基准，只有在不可能采用直接测量或直接测量的精度不能保证时，才采用间接测量元素作为测量基准。应尽量选择公差带最小的区域为检测基准。作为检测基准的面或线最好选择能够覆盖最大面积的元素，以确保被检测工件的测量结果的误差值受坐标系的影响最小。
对于带转臂定位座结构的构架来说，X方向的检测基准以转臂定位座内裆面为基准，建立构架X方向的中心线。如图1所示。Y方向以转臂定位座半圆中心为基准，建立构架Y方向的中心线。如图2所示。Z方向以转臂定位座半圆中心为基准，建立构架Z方向的中心线。如图2所示。
图 2
4.2 基准的选择对被检测尺寸的影响
如果选取的检测基准与设计基准和工艺基准不一致，可能导致检测结果与实际尺寸有较大偏差，影响测量结果的准确性和可靠性，严重时会造成零件的误判，对于被测工件后续的使用有很大的影响。
5 注意事项
5.1 使用、安装测头时，螺母要锁紧，在测量中原则上右手不能脱离，以免测头系统掉下碰坏。在工作过程中，如要旋转测座，在转动时（特别是带有加长杆的情况下）一定要远离工件，并保证有足够的空间，以避免发生碰撞。注意保护测头，每次测量后，首先将立轴（Z轴）抬高至工件碰不到处。
5.2 在工作过程中如有异常情况，应立即停机断电， 注意气表压力，如发现缺气、漏气时不可继续作业，在排除故障后方可使用。
5.3严格控制并确保操作间内温度和湿度在测量机的正常工作范围内。
5.4严格控制并确保检测间内温度和湿度在测量机的正常工作范围内。
5.5每天使用测量机前应检查管道和过滤器，放出过滤器内的水、油、杂质等。
5.6每隔三个月要清洗随机过滤器和前置过滤器的滤芯。
5.7每天都要擦拭导轨油污和灰尘保持气浮导轨处于正常工作状态。
5.8保持标准球和测杆的清洁，保证测座、测头、测杆、标准球固定牢靠。
5.9定期对仪器进行校准，并做好记录，如出现不合格现象，应及时通报计量部门进行校准。
结语
综上所述，三坐标检测在轨道交通行业，特别是构架等大部件的质量控制方面起到了非常重要的作用。本文以转臂定位座结构构架的三坐标检测为例，从检测原理、检测前准备工作、检测基准的建立原则以及检测过程中的一些注意事项等方面阐述了构架三坐标检测主要工艺过程。故研究构架尺寸三坐标检测具有重要意义。期望本研究能够为从事三坐标检测相关人员提供技术参考。
参考文献
[1]吴静. 机械检测技术[J]. 浙江大学出版社, 2008.
[2]李庆祥，王东生. 现代精密仪器设计[J]. 清华大学出版社, 2004.