[发明专利]用于提取阀门阀芯轴线的线对面垂直度误差方法

说明书

技术领域

本发明涉及阀门阀芯轴线的线对面垂直度误差提取技术领域，尤其涉及一种用于提取阀门阀芯轴线的线对面垂直度误差方法。

背景技术

阀门等机械零件的线对面垂直度是该零件的一项重要质量指标，影响着该零件的互换性和质量，进而也影响着整个机械产品的质量。为了保证阀门阀芯的质量，保证阀芯的互换性，应按设计给出的线对面垂直度公差来检测垂直度误差。

阀门阀芯在复合工况下的强度与刚度分析一直是阀门设计的难点。为判断阀门的密封性能，需要分析阀门在温度、气压、安装外载、振动环境下的应力分布和变形情况对阀芯轴线的线对面垂直度的影响，判断阀芯变形后是否满足要求。

现行阀门等机械产品线对面垂直度的误差检测主要通过机械测量的方法实现，主要存在以下几个问题：1、现有方法主要针对实际机械产品的线对面垂直度误差检测，需阀门等机械产品加工制造出来后才能检测获得其线对面垂直度误差数据；2、阀门等机械产品装配完毕并处在复合工况下时，使用现有方法已无法对其进行线对面垂直度误差检测，即现有方法仅能检测获得加工制造误差对阀门等机械产品线对面垂直度的影响，而无法检测获得阀门等机械产品在温度、气压、安装外载、振动环境等复合工况下的变形对其线对面垂直度的影响。

随着计算机技术及应用的迅速发展，基于有限元分析的计算机辅助工程(CAE)与计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)等新技术已经直接融入了机械产品的设计、定型和制造过程，成为结构分析和结构优化的重要工具。在使用CAD技术对阀门完成初步设计后，为加快设计开发进程及提高经济性，可使用CAE技术对阀门的有限元模型进行仿真分析，以判断阀门模型在仿真的复合工况下其阀芯轴线的线对面垂直度误差是否满足要求。但是，目前没有基于阀门的有限元模型的变形数据提取出其阀芯轴线的线对面垂直度误差的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种用于提取阀门阀芯轴线的线对面垂直度误差方法，能够解决现有技术无法利用基于阀门的有限元模型的变形数据提取出其阀芯轴线的线对面垂直度误差的问题。

本发明的技术解决方案：

一种用于提取阀门阀芯轴线的线对面垂直度误差方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，采用三维建模软件建立阀门的三维实体模型；

步骤2，建立复合工况下的阀门有限元模型，进行有限元计算，得到阀门变形后的有限元模型；

步骤3，获取步骤2中得到的阀门变形后的有限元模型中阀芯轴线的基准面π₁平面方程，及其法向量τ₁；

步骤4，从被测阀芯轴线上选取n个阀芯轴线点；

步骤5，从阀芯轴线点中选定一点A，根据基准面法向量τ₁，确定一条直线l₁，计算A点以外的阀芯轴线点到l₁的距离，将到l₁距离最大值记为f₁；

步骤6，重复步骤4和步骤5，利用基准面法向量τ₁，依次计算其它每个阀芯轴线点对应的f₂,f₃,…,f_n；

步骤7，比较f₁，f₂,f₃,…,f_n，选其最小值f_min，将2f_min记为阀芯轴线对于基准面的垂直度误差。

本发明实施例提供的一种用于提取阀门阀芯轴线的线对面垂直度误差方法，首先运用三维建模软件建立阀门的三维实体模型，通过有限元软件对其进行复合工况下的仿真分析，先测得变形后阀芯的基准平面方程和法向量，再确定阀芯轴线上各点的坐标，然后任选一点，根据基准面法向量确定一条直线，使被测轴线上各点到该直线的最大距离小于到其他直线的距离，则该最大距离就为阀芯轴线对于基准面的垂直度误差。该方法可在阀门等机械产品的有限元分析的结果中提取出线对面垂直度误差，检测其是否满足要求，从而判断出阀门在复合工况下的阀芯变形对诸如密封等性能的影响。在阀门等机械产品的初始设计阶段，采用本方法可显著降低开发周期，提高经济性。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。