[发明专利]一种用于精密机械系统误差传递建模的配合误差计算方法

摘要

本发明公开了一种用于精密机械系统误差传递建模的配合误差计算方法，应用三坐标测量机测量两个配合表面的形状误差D1和D2，得到差表面的数据，根据差表面数据确定接触点；接触点和对两个配合表面所施加的装配力，计算零件的两个配合表面的变形误差Δ1和Δ2，即可获得考虑了零件的两个配合表面形状误差和变形误差的实际配合表面数据D1+Δ1和D2+Δ2；再通过计算两个实际配合表面的配合误差分量得到配合误差，以此用于对精密机械系统误差传递建模。本发明考虑了配合表面的形状误差，以及装配力作用下产生的零件变形误差，在此基础上可以为精密机械系统建立更准确的误差传递模型，提高制造质量预测和控制的准确性。

主权项

一种用于精密机械系统误差传递建模的配合误差计算方法，其特征在于，通过计算零件的配合表面的形状误差和施加装配力后的变形误差，得到配合误差，以此用于对精密机械系统误差传递建模，配合误差的计算步骤包括：步骤一，测量两个配合表面的形状误差D1和D2，将得到的两个配合表面的形状误差数据相减，得到差表面的数据；步骤二，根据差表面的数据，计算获得差表面上的凸包；再根据对接触点的判断方法确定接触点并获得接触点的坐标数据；所述对接触点的判断方法为：对于二维配合，首先判断差表面与任意两个凸包顶点连线所在直线的位置关系，如果差表面全部位于两个凸包顶点连线所在直线的同一侧，则这样的两个凸包是可能的接触点，否则，不是可能的接触点；其次，判断装配力作用线与可能是接触点的两个凸包连线的交叉点位置，如果该交叉点位于两个凸包之间，则这样的两个凸包就是二维配合的接触点，否则，不是接触点；同理，对于三维配合，首先判断差表面与任意三个凸包顶点所确定平面的关系，如果差表面全部位于三个凸包顶点所确定平面的同一侧，则这样的三个凸包是可能的接触点，否则，不是可能的接触点；其次，判断装配力作用线与可能是接触点的三个凸包顶点所确定平面的交叉点位置，如果该交叉点位于三个凸包连线围成的区域内部，则这样的三个凸包就是三维配合的接触点，否则，不是接触点；步骤三，根据确定的接触点和对两个配合表面所施加的装配力，计算零件的弹塑性变形，从而获得两个配合表面在其法线方向上的变形误差Δ1和Δ2；将两个配合表面的变形误差Δ1和Δ2分别与步骤一中对应的配合表面的形状误差数据D1和D2叠加，即可获得考虑了零件的两个配合表面形状误差和变形误差的实际配合表面数据D1+Δ1和D2+Δ2；步骤四，根据步骤二中的接触点的坐标数据和步骤三得到的两个实际配合表面数据，获得接触点分别在两个实际配合表面上的两组接触点坐标；再分别由每个实际配合表面上的接触点确定一个理想表面，分别为理想表面1和理想表面2，并根据两组接触点坐标分别建立两个理想表面方程；在名义配合表面建立名义配合坐标系0MCS，在两个理想表面分别建立子配合坐标系1MCSsub和2MCSsub：名义配合坐标系0MCS的x0轴和z0轴位于名义配合表面内，y0轴由x0轴和z0轴通过右手定则确定；名义配合表面几何中心处的法线与理想表面1的交点作为子配合坐标系1MCSsub的原点，x1轴和z1轴位于理想表面1内，y1轴由x1轴和z1轴通过右手定则确定；名义配合表面几何中心的法线与理想表面2的交点作为子配合坐标系2MCSsub的原点，x2轴和z2轴位于理想表面2内，y2轴由x2轴和z2轴通过右手定则确定；根据理想表面方程计算两个实际配合表面的配合误差分量，即两个子配合坐标系1MCSsub和2MCSsub与名义配合坐标系0MCS之间的微分运动向量uM1和uM2；所述微分运动向量uM1是指子配合坐标系1MCSsub的三个坐标轴相对于名义配合坐标系0MCS三个坐标轴的微平移和微旋转；微分运动向量uM2是指子配合坐标系2MCSsub的三个坐标轴相对于名义配合坐标系0MCS三个坐标轴的微平移和微旋转；步骤五，根据配合误差分量uM1和uM2计算两个实际配合表面的配合误差uM，uM＝uM1‑uM2或uM＝uM2‑uM1。