一、前言

存动车组构架在三坐标测量过程中的方法和注意事项不够明确，例如构架检测前的恒温要求、检测时过程的操作方法、不同温度下检测对构架尺寸的影响等。通过下文，明确动车组构架的三坐标测量方法和相关要求。

二、术语

三坐标检测：三坐标检测就是运用三坐标测量机对工件进行线性和角度尺寸、形状和位置公差的检验和测量。判断该工件的误差是不是在公差范围内，并输出三坐标测量报告。  

温度补偿：在测量过程中，由于测量设备与被测量工件存在温度偏差，测量设备可通过偏差数值、材质热膨胀系数等数值进行测量尺寸的校正，这种校正就是温度补偿。

 恒温：指被测量工件与三坐标测量机的温度保持相等且恒定，是一个保持温度连续平衡状态的过程。

同温：只需始终状态温度相等即可，而不要求中间经历的状态如何。

三、检测环境要求

温度：20±2℃

相对湿度：25%-75%

以上温度、湿度是三坐标测量机的工作环境要求，被测量工件在检测前需与三坐标测量机恒温8-24小时，如现场条件或其它因素导致的不能进行恒温，检测过程中需开启温度补偿功能。（后文明确温度补偿功能的使用方法和要求）

四、操作步骤

1 测量前准备

1.1 被测构架在检测之前，应先清洗和去毛刺等，防止在加工完成后构架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。

1.2 原则上被测构架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。根据构架的大小、材料、结构及精度等特点，适当选择恒温时间，以适应测量机室内温度，减少冷热对构架尺寸的影响。

1.3 测量前，应熟悉构架图纸、工艺要求和相关的技术文件以及产品的精度验收标准，分析构架结构，了解构架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。

2 测量步骤（以海克斯康系统为例）

2.1 在Windows桌面打开PC-DMIS Online快捷键，进入PC-DMIS测量软件界面，点击“文件”-“打开”，打开程序所在文件夹，选择所测构架或其他零部件程序文件（PRG格式），单击对话框“打开”进入测量程序。

2.2 单击下图红圈处“另存为”图标，以被测构架序列号重命名测量数据文件，并保存在指定文件夹。

2.3 依次点击“清除标记特征”、“标记所有特征”、“执行”，

弹出对话框“是否要标记手动坐标系特征”点击“是”，弹出“执行模式选项”对话框点击“继续”。

2.4 建立手动坐标系

    操控机器手柄将测头移至相应被测位置进行触测，采用3-2-1法确定手动坐标系，转向架构架轴箱定位座为机加部位，精度要求高，以此部位建立坐标系较准确。具体方法如下：

（1）触测轴箱定位座平面1、2、3、4点确定一个面，确定Z轴方向。

（2）锁住Z向高度，触测轴箱定位座外侧立面5、6或7、8点确定一条直线，确定X轴方向。

（3）触测轴箱定位座平面9点确定手动坐标系原点，从而完成手动坐标系建立。

    测出所需的点、面、圆等关联数据特征并自动记录在计算机上，建立手动坐标系后，引导测量程序执行构架测量程序执行。手动坐标系作用为定位已选择测量程序开头位置。

2.5 同样采用3-2-1法建构架工件坐标系，该坐标系是测量构架所有尺寸的基准，所以坐标系所选点、面、圆必须有较高的精度。

（1）构架工件坐标系X轴建立：构架以四处轴箱定位座内档立面。

（2）构架工件坐标系Y轴建立：CRH3型动拖车、CRH5型动拖车构架以八个轴箱定位座精镗半圆孔圆心确定。

（3）构架工件坐标系Z轴建立：

构架以四处横梁加工面确定Z轴；

构架以一系弹簧座安装平面确定Z轴；

2.6 测量尺寸评价。从列表框中选择测量的相应特征标识，点击创建按钮。其它尺寸评价以同样的方法打开相应的对话框进行创建。特征标示功能如下：

依次：位置、位置度、距离、夹角、同心度、同轴度、圆度、圆柱度、直线度、平面度、垂直度、平行度、全跳动、圆跳动、曲面轮廓度、线轮廓度、倾斜度、对称度、键入

2.7 生成报告并打印，PC-DMIS会将最终结果输出到文件或打印机，勾选打印机复选框，点击确定完成。

3 注意事项

3.1 摆放构架应轻拿轻放，不可碰撞、划伤，平台、凹槽处经常用吸尘器清扫灰尘。工作台和导轨上不能放置任何无关的东西。

3.2 构架在放置到工作台上过程中应轻放，以避免剧烈碰撞造成工作台或零件受损。必要时可以在工作台上放置一块厚橡胶垫以防止碰撞。

3.3 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。

3.4 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。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。

3.5 定期对设备进行校准，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。

4  3-2-1操作法

PC-DMIS测量软件3-2-1法建坐标系具体步骤如下：

（1）“3”--不在同一直线上的三个点能确定一个平面，利用此平面的法线矢量确定一个坐标轴方向--找正。

（2）、“2”--两个点可确定一条直线，此直线可以围绕已确定的第一个轴向进行旋转，已此确定第二个轴向--旋转。这个点可以是圆、球等。

（3）、“1”--一个点，用于确立坐标系某一轴向的原点。利用平面、直线、点分别确定三个轴向的零点（零点）--“平移”。

五、温度补偿

根据供应商提供的设备使用说明书，三坐标测量机的温度补偿功能能够实现构架与检测间的温差补偿。通过人工输入系统中的热膨胀系数（常用金属材料热膨胀系数见下表），系统自动转换当前温差所产生的尺寸误差，三坐标测量机检定构架的尺寸后，与上述产生的误差自动求和，输出的尺寸值即为准确数值。

使用要求要求：结合三坐标检测场地现场条件，不具备被检测件与三坐标设备恒温条件的，即不要求构架与三坐标设备恒温，所以要求被检测件的三坐标检测过程必须使用温度补偿功能。

三、结语

通过上述方法，可有效的对动车组构架尺寸进行精确测量，保证动车组转向架能够精准装配，保证车辆的正常安全运行。

参考文献：

· [1] 马修水.   三坐标测量机动态误差源分析、建模与修正技术研究 [D]. 合肥工业大学. 2005