利用AutoCAD处理直线度误差

　　直线度误差是最常用、最重要的形位公差，是经常检验的公差项目之一，其检验的方法也有很多，例如光隙法、打表法和节距法. 选用适当的方法获得测量数据后，需要对数据处理才能得到所测零件的直线度误差. 以往通常采用的方法是: 首先在手工绘制的直角坐标系中标出各测量点的坐标; 第二，用最小包容区域法绘制两条平行直线，用两平行线的纵坐标差值作为直线度误差值，因而测量结果的可靠性很低. 本文利用 AutoCAD来代替手工绘制，利用其提供的基本绘图功能精确绘制各点和确定直线度误差值.

　　1 数据处理原理

　　直线度公差用于限制平面内或空间直线的形状误差，根据零件的功能要求不同，可分别提出给定平面内、给定方向上和任意方向的直线度要求.

　　本文只分析在给定平面内的直线度.

　　由定义可知，要测量如图1所示给定平面内的直线度误差，要求用平面任意垂直地去截被测平面(见图2)，得到被测面的其中一条素线，则直线度误差为用最小包容区域法包容该素线的两条平行直线之间的距离(见图3). 从图2上可以知道这条素线是平面的素线，在Z方向上没有变化，在X方向上的变化与直线度误差没有关系，数据的分析可以只考虑Y方向的数据. 因此本文采用传统的方式将合像水平仪放置在板桥上测量数据，用AutoCAD分析数据得到直线度误差.

　　2 直线度的数据采集

　　首先测量出被测表面的总长，将总长分为若干等分段，确定每一段的长度(节距); 如果节距足够大，大于合像水平仪的底板距离，则可以把合像水平仪直接放置在被测表面上，而不需要用到板桥.按节距L调整板桥两圆柱中心距，置合像水平仪于板桥之上，将板桥依次放在各节距的位置，测出在每个节距位置时合像水平仪调水平后的读数(格). 此顺测和逆测各一次，各测点两次读数的平均值作为该点的测量数据. 由于直线度是形状公差，其误差只和其被测平面有关，故可以对数据同时增加或减去一值，对误差结果没有影响，本文取100，则得相对读数值，同时得出各点相对于起点(0点)的读数. 下面以表1的一组测量数据，说明利用AutoCAD处理直线度误差的方法.

　　3 AutoCAD中数据的绘制和数据分析

　　将测点序号设为X轴，相对于起点读数设为Y轴，在AutoCAD中绘制各点，并用直线命令将各点连接在一起(图4).直线度误差是指实际被测直线对其理想直线的变动量，理想直线的位置应符合最小条件. 最小条件是指实际被测要素对其理想直线的最大变动量为最小. 为了获得最小条件，直线度误差的数据处理方法常用的有两端点连线法、最小二乘法和最小包容区域法，其中最小包容区域法是国家标准规定的方法，它是最符合最小条件的一种仲裁方法，所得的误差值是唯一的、最小的. 其基本原理为: 在给定的平面内，两平行直线与实际直线呈高低相间接触状态，即高低高或低高低准则，这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域，其纵坐标的大小就是该直线的直线度误差. 按照最小包容区域法原理绘制两条构造线，并标注纵坐标距离(图5)得到直线度的误差值为8格，最后按照公式f=0.01L×8得到直线度误差值，其中f为直线度误差符号，0.01为合像水平仪分度值，L为板桥长度，8为直线度测量的格数. 在图5中直线的斜率较大，绘制图形时为了图形美观，可以适当地放大X轴单位距离，减小直线的整体斜率，如图6所示. 从图6中可以看出，放大X轴的单位距离并不影响直线度的误差值，这也从另一层面反映出直线度误差是形状公差，和自身形状有关，与其他特征无关.