汽車零部件圓弧半徑測量方法的研究

聶元花

【摘 要】很多汽車零部件都涉及到圓弧半徑（如支架類和管類件），圖紙上要求的半徑或者是直徑如何測量？通常的方法用三坐標(biāo)測量儀測量，借助平臺，找出基準(zhǔn)點，計算出圓弧的半徑。但在批量生產(chǎn)或是分析問題時，三坐標(biāo)測量儀耗時長，對測量環(huán)境要求高。本文介紹的弦長弧高法，測量精度要求不高的產(chǎn)品，用通用量具檢測到圓弧的弓高和弦長，通過計算得到圓弧的半徑R，不需要找基準(zhǔn)點，測量方法簡單易懂，操作方便可靠。

【關(guān)鍵詞】弓高；弦長；半徑

一、圓弧半徑常用測量方法介紹

通常情況下圓弧半徑的測量方法有以下幾種：

（一）圓弧樣板法

此種方法多用在圓弧在同一個平面上，按測量系統(tǒng)分析，圓弧半徑的制做精度至少是圓弧公差的0.1倍。檢測時，圓弧樣板與被檢圓弧拼合在一起，借助于光，可以看到間隙的大小。小徑圓弧樣板標(biāo)準(zhǔn)樣板叫R規(guī)，一般有三個規(guī)格1-6.5，7-14.5，15-25。大徑圓弧要制做樣板，并且圓弧樣板法沒有辦法查出是否在公差內(nèi)，正真判定產(chǎn)品是否合格。

（二）直接測量法

用游標(biāo)卡尺測量直讀出測量圓弧的直徑，此種方法一般用在圓弧弧度大于180度，但對于小于180度的圓弧是沒有辦法測量的。

（三）圓弧儀

圓弧儀采用投影法，通過電腦編程計算出圓弧半徑，一般測量橡膠件和塑料件。使用環(huán)境要求高，測量所需時間較長。

（四）三坐標(biāo)測量儀

三坐標(biāo)測量儀對測量尺寸的大小和產(chǎn)品和種類無要求，測量精度高；但無疑成本高，使用條件相苛刻，耗時長。

（五）弓高弦長法

對于大直徑的產(chǎn)品，直接測量法很困難測量出圓弧的直徑，下面重點介紹一種弓高弦長測量法。

二、弓高弦長測量法原理及檢測

弓高弦長測量法原理

弓高弦長測量法的原理是勾股定理。

1、計算公式（參圖1-1）：

R2=（L/2）2+（R-h）2

整理即得，

R=L2/8h+h/2

字母含義

R——表示圓弧半徑；

L——表示弦長；

h——表示弓高。

2、弓高弦長法的檢測

汽車上的很多汽車零部件都涉及到圓弧半徑，下面我就和大家一起分享一下汽車上常用的零部件的圓弧類產(chǎn)品及其用弓高弦長法的測量方法。

（一）支架圓弧類

產(chǎn)品如圖2-1，350L圓油箱托架，如何測量R353，其公差為±3mm。圖2-2尿素箱支架R80，公差為±1mm。

支架類（如圖2-1和2-2）的圓弧測量相對比較簡單，在圓弧面上測量，根據(jù)精度的不同選用量具圈尺、鋼板尺或游標(biāo)卡尺，測量出弓高和弦長。以圖2-1為例測量步驟如下，

圓油托架圓弧半徑的測量可選用兩副鋼直尺，尺寸規(guī)格分別為500mm和1000mm。

1） 在圓弧面上任取兩點用規(guī)格為1000mm的鋼直尺測量L，讀取數(shù)據(jù)，并記錄。

2） 保持測圓弧長L量具不動，用規(guī)格為500mm的鋼直板尺測量h，測量時注意，應(yīng)測量弦高最大值，最大值為h，讀取數(shù)據(jù)，并記錄。

3） 用原理中得到的公式：R=L2/8h+h/2，計算得到R。

4） 根據(jù)檢測法則，多組測量，求平均值≈R，可得到接近真值的R，若有一組超差，可直接判定不產(chǎn)品合格。

同理，對于尿素箱支架來說，其公差要求相對來說比油箱托架高，R理論值較小，可采用游標(biāo)卡尺測量。類似的零部件都可以采用弓高弦長法測量，其測量效率高，可在現(xiàn)場直接得到結(jié)果，熟練的檢測員測量用時一般不會超過2分鐘。

（二）管類件（排氣管和進氣管）

管類件彎管的半徑，如圖2-3圓弧半徑R100的測量。目前工廠里面最常用的方法就是三坐標(biāo)測量法。但一般懷況下排氣管的表面相對來說比較粗糙，而三坐標(biāo)的精度一般是0.00001mm，測量出來相對誤差較大。

借助于垂直尺將排氣管的圓弧段投影在空白紙上，在紙上描出圓弧的型，結(jié)合弓高弦長法，用通用量具測量出弓高h和弦長L，通過計算可得到管類件的圓弧半徑。管類的檢測可在5分鐘內(nèi)完成。管類件的測量是選用弓高弦長法與投影法的結(jié)合，可以很快得到排氣管的彎管半徑。

（三）球型半徑的測量

球面的圓弧內(nèi)徑與支架類圓弧半徑測量方法相類似。但實心球體的半徑如何測量？

實心球體半徑的測量，需借助平臺，找出基準(zhǔn)點，在球面是測量兩點之間的直線距離，即測得L，并劃線，在劃線面的垂直方向測量出最大值即為h。利用弓高弦長法即得R。

三、弦長弧高測量法的延伸

（一）生產(chǎn)線上的延伸

弓高弦長測量法在生產(chǎn)線上延伸，以提高生產(chǎn)現(xiàn)場檢驗過程中的效率。如支架類弓高弦長的測量法，可以制做檢測弧板。得用游標(biāo)卡尺測量間隙，也可以直接借用間隙尺，檢測是否全格。如圖3-1所示350L圓油箱托架的測量，R值為353mm，可制作R353mm的檢測板，借助間隙尺，在±3mm，可判定產(chǎn)品合格，否則為不合格。

（二）制定表格提高檢查效率

在生產(chǎn)線上，生產(chǎn)節(jié)拍快，如何快速的得到結(jié)果，對產(chǎn)品的內(nèi)廢有著直接的影響。常用的參數(shù)可以列成表格，如行為弦長，列為弧高，行列交叉即為R。

四、結(jié)束語

一套三坐標(biāo)測量儀和測量平臺少則是幾十萬元人民幣，使用過程中要涉及到環(huán)境、人員、維護保養(yǎng)的費用，對于中小型企業(yè)而言，成本不言而喻是高昂的。若是產(chǎn)品精度要求不高，不妨試試弦長弧高法檢測圓弧的半徑。但任何一種方法都不是萬能的，需借助于其它的方法，如管類件圓弧的測量需借助于投影法，投影法和弦長弧高法結(jié)合起來才能得到我們需要值。

參考文獻：

[1]未GB/T 1804-2000一般公差未注公差線性和角度公差。

[2]幾何量公差與檢測。