三坐标测量软件PowerDMIS 在 ISO 1101:2017 线轮廓度公差验证中的应用

一、几何公差

二、线轮廓

线轮廓度是表示在零件的给定平面上，任意形状的曲线保持理想形状的状况。

线轮廓度公差是指非圆曲线的实际轮廓线对理想轮廓线允许的变动量，用于控制零件上的平面曲线的截面轮廓线的形状误差。

生产中常见零件的非圆曲线有凸轮轮廓线、涡轮叶片截面轮廓线、非圆曲线样板或靠模工作面等。非圆曲线形状都比较复杂，图样上通常采用理论正确尺寸来确定其理想形状。 

根据零件的功能需要，线轮廓度有两类不同性质的要求。

1、无基准要求的线轮廓度

指被测轮廓线为单一要素，即仅对其本身给出形状公差要求，没有任何基准要求。其公差带为直径等于公差值t，圆心位于具有理论正确几何形状上的一系列圆的两包络线所限定的区域。

2、相对于基准体系的线轮廓度

指被测轮廓线为关联要素，即其形状相对于基准有位置要求。该理想轮廓线相对于基准为理想位置。其公差带也是包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线所限定的区域，但诸圆的圆心位于相对于基准为理想位区置的理论正确几何形状的线上。该公差要求属于方向或位置公差。

3、线轮廓度特点：

（1）针对每个线要素

（2）公差带沿被测形体的每个线要素的理论正确轮廓均匀分布是二维的公差带

（3）理论正确轮廓可以由数学模型或二维视图定义

（4）可用于具有不同截面的零件，如机翼等

（5）也可用于具有固定截面但不需要控制整个轮廓表面的零件（如回转件）。

三、轮廓度评价

对线轮廓度评价：通过扫描方式进行曲线轮廓度检测，能够准确、快速、直观的得到检测结果‌‌。

轮廓度带有基准的时候，在计算评价过程中，是要求线或者面上的每一个点的位置都在公差要求范围之内。

三坐标测量时，其轮廓度评价和计算方式只有一种，这就是将其点坐标值与理论轮廓坐标值进行比较后，取其差值最大的绝对值的两倍作为该线的轮廓度测量结果。一般在触发式测头测量曲线轮廓度时，测量N个点后构造特征组评价线轮廓度，计算每个点和理论值的偏差。二维曲线的补偿非常简单，沿着点的矢量方向补偿半径即可。

线轮廓度的计算公式根据ISO标准（GB/T国家标准）为提取线轮廓上的点到拟合线轮廓的最大距离的2倍。

线轮廓度计算的核心公式：

（1）‌根据ISO标准（GBT 1958-2017产品几何技术规范（GPS)几何公差检测与验证），‌线轮廓度误差值‌的计算公式为：

（2）测量值=最大偏差绝对值×2‌（MEAS = MAX×2）

（3）其中，最大偏差指提取线轮廓上的点到理论（拟合）线轮廓的最大距离。

1、ISO 1101 2017和ASME Y14.5 2018报告：

（1）ISO 1101和Y14.5 2018评价结果中，公差带均无负公差。

（2）ISO评价结果使用偏差最大值的2倍输出报告，ASME评价结果同样使用偏差最大值的2倍输出结果。这个结果符合规范定义要求，并且评价结果正确。

2、PowerDMIS线轮廓度评价

PowerDMIS软件符合ISO 1101 2017和ASME Y14.5 2018标准的形位公差评价；PowerDMIS GDT评价，用户只需按着图纸标注填空即可，不需人为拆解形位公差标注的含义。

（1）不带基准的轮廓度

只约束曲线的形状，不约束曲线的位置。

被测轮廓上的点必须位于直径为0.1的包络线区域，并且圆心必须在理论轮廓线上，实际曲线整体可在二维平面上平移旋转。(无基准：形状误差）

A.触发测头CP100T

对于触发测头测量曲线轮廓度时，测量N个点后构造特征组评价轮廓度，计算每个点和理论值的偏差。

在被测轮廓的特征上选取若干测量点，多点构造特征组，评价线轮廓。

无基准轮廓度评价，通过拟合20个点整体拟合到理论轮廓，进而计算每个点与理论轮廓的偏差，并采用矢量最大最小偏差值来得出轮廓度值。

B.扫描测头CP500S

对于扫描测头，可以直接用扫描功能扫描曲线，用于评价轮廓度。

无基准线轮廓度评鉴，实测曲线与理论轮廓进行最佳拟合，线轮廓度为为最大偏差绝对值的两倍。

（2）带基准的轮廓度

同时约束曲线的形状和位置。测量时，需要保证每个点在基准建立坐标系的绝对坐标值在轮廓度公差值之内。

示例一：

被测轮廓上的点必须位于直径为0.1的包络线区域，并且圆心必须位于理论轮廓线上，实际轮廓整体都由实际测量基准ABC固定。（有基准：位置公差）

有基准轮廓度评价，基准确定具体位置，再计算点与理论轮廓的偏差，得出每个点的偏差值以决定轮廓度。

示例二：

被测轮廓上的点必须位于直径为0.1的包络线区域，并且圆心必须位于理论轮廓线上，实际曲线整体都由实际测量基准AB固定部分，实际轮廓整体上下可以平移。（有基准：形状和位置）

示例三：

被测轮廓上的点必须位于直径为0.1的包络线区域，并且圆心必须位于理论轮廓线上，实际曲线整体都由实际测量基准A固定部分，实际轮廓整体上下、左右可以平移。（有基准：形状和位置）

3、复合线轮廓度(美标ASME Y14.5) 

复合线轮廓度公差是对同一被测要素用两个框格表示不同的轮廓度要求,上框格的轮廓度为被测轮廓相对于基准体系的要求,下框格为被测轮廓对某一基准的进一步要求，这两项要求必须同时满足。

上、下框格的轮廓度要求都合格，那么产品才符合图纸标注。

（1）上格：对基准A、B和C的要求

（2）下格：下格0.02公差带在垂直A（方向约束）、定向B（平行）的前提下，可在0.1的公差带中上下、左右平移。