圆柱类工件圆柱度建模与公差分析.pdf

第8期
组合机床与自动化加工技术
2015年8月
Modular Machine Tool Automatic Manufacturing Technique
Aug。2015
文章编号:1001-2265(2015)08-0024-04
DOI:10.13462/j.cnki. mutant.2015.08.006
圆柱类工件圆柱度建模与公差分析
袁世先,黄闻启2
(1.河南职业技术学院机电工程系,郑州450046;2.河南省矿业耐材有限公司,郑州450053)
摘要:鉴于國柱度误差会影响國柱形零件的装配条件极其精密产品的性能,提出了一种用于圆柱类
零件圆柱度建模及其误差分析的方法,首先利用L-F方程和群粒子优化算法分别对圆柱度误差进行
建模和评估,然后利用 Monte Carlo模拟法对轴和孔的虚拟装配发展而来的接触法以确定其位置精
度。圆柱度误差和谐波次数(即谐波波辦数)对零件位置精度的影响将会进行详细的分析,并通过对
已有文献中的数据进行仿真试验和比较。结果表明在两个圆柱形工件间的圆柱度误差对位置精度
的影响比圆度误差更为显著,并且证明上逑建模和评估方法的有效性;当通过测量获得被加工零件
的设计公差和几何误差后,该方法还能够快速地预測出相应的位置精度。
关键词:圆柱度误差;L-F方程;位置精度;公差分析
中图分类号:TH16;TG506
文献标识码:A
Cylindricity Modeling and Tolerance Analysis for Cylindrical Components
YUAN Shi-xian, HUANG Wen-qi
( 1. Department of Electrical and Mechanical Engineering, Henan Polytechnic, Zhengzhou 450046, China; 2
Henan Mining and Refractories Co, ITD, Zhengzhou 450053, China)
Abstract The circular and cylindrical features are fundamental geometric features in machines. Cylindricity
error affects the fitting conditions of cylindrical components and impacts the performance of the precision
products. In this paper, the cylindricity error was modeled using L-F functions and evaluated by particle
swarm optimization algorithm. Then the contact method is developed to determine the position accuracy
through the virtual assembling of the bore and shaft using the monte carlo simulation. The effects of the cy-
lindricity error and the number of lobes on the position error were analyzed in detail. The results indicate that
the cylindricity error has more significant influence on the position accuracy between the cylindrical parts
than the roundness error. Using the suggested method in the paper, the position accuracy can be rapidly pre
dicted after the design tolerances are allocated or the geometrical errors are measured on manufactured parts
Key words: cylindricity error; L-F functions; position accuracy; tolerance analysis
0引言
用作圆柱度误差模型的基础(。 Mesay T.D.等人提
出一种能将圆形要素的总形状误差分解为系统和随机
在机械加工中,圆柱形零件的装配条件受制于诸分量两部分的方法,傅里叶分量常用于表示由径向波
如配件圆柱度误差等尺寸公差和几何误差,并对精密动引起的系统形状误差,并且仿真和实验证明上述方
产品的性能有着显著的影响。目前,装配条件最主要法能描述很多种系统形状误差的特征。一些研究人员
的评估方式是利用通常被忽略的尺寸公差和几何误致力于如何建立圆柱度误差模型?和分析其对产品性
差,只有少数的研究人员致力于研究圆度误差对二维能的影响。 Zhang等?致力于机械加工圆柱形工件的
装配条件的影响2。为了确定两个圆柱体零件间实典型几何误差及相应的误差源研究,并提出一种基于
际配合状态,需要对零件的几何误差给予考虑。圆柱 Legendre- Fourier(L-F)多项式的新方法以建立和描述
度误差实质上是由横截面的园度误差引起的,而诸如典型几何误差的模型与特征。对于包括尺寸公差和几
轴向截面锥度、椭囻、棱圆和母线弯曲(凸形、四形和何误差在内的所有零件误差,均能够分解为一系列的
較形)等形状误差则由圆柱正截面上直径的变化引起L-F方程,每一个LF方程通常表示一个制造系统中
的。对于圆形和圆柱形零件形状误差的建模过程,的误差源。因此在生产过程中,L-F方程可以消除已
大多数研究人员专注于圆度误差的模型,并将该模型经确定的误差,从而使得加工过程可控。在本文中,使
收稿日期:2014-11-03
基金项目:河南省教育厅自然科学研究计划项目(2011c460007)
作者简介:袁世先(1966-),女,贵阳人,河南职业技术学院副教授,研究方向为机械设计与制造,(E-mail)yuansu19660126.com