[发明专利]面向实际工况的装配误差获取方法

说明书

本发明属于机械制造产品装配误差建模领域，并公开了面向实际工况的装配误差获取方法，包括以下步骤：1)建立基于修正雅克比旋量模型的装配误差旋量模型；2)对零部件表面进行离散化；3)利用有限元软件加载温度场和应力场载荷，获得零部件表面变形情况；4)得到面向实际工况的零部件表面变形；5)获得面向实际工况的零部件表面节点变形后，对结合面的上、下接触面对应节点坐标变形相减，即可获得面向实际工况的表面真实装配误差。本发明可以十分精准的预测配合表面每一对应节点间的间隙，充分考虑了实际工况对装配误差的影响，极大的提高了装配误差预测精度。

技术领域

本发明属于机械制造产品装配误差建模领域，更具体地，涉及面向实际工况的装配误差获取方法。

背景技术

复杂机械产品在复杂工况下，整机以及零部件工作中容易受温度、离心力、重力等的影响，导致相应的装配精度可能与理论预测值相差很大，从而影响整机机械服役性能以及服役寿命。因此，需要引入实际工况下的装配误差构造理论和方法，以预测实际工况对系统末端装配精度的影响，合理确定零部件的精度，否则将难以达到产品的性能要求。

近年来,国内外学者在公差建模领域进行了大量研究并取得了一些研究成果，但在对产品三维模型进行公差分析时,忽略了产品实际工作环境(如产品实际使用时承受各种负载及温度变化等)的影响,使分析预测结果与实际情况差别较大。传统的装配误差分析建模方法主要针对刚性零部件表面在公差域范围内的变动范围建立旋量表达式如旋量模型，如文献《Theory and practice of 3-D tolerancing for assembly》一书中所介绍的方法，这些都很少考虑实际工况中的零部件表面的局部变形。然而，目前大多数考虑零部件热、力变形的方法都仅仅只考虑最大变形量，无法准确的模拟零件表面每一点的变形量，特别是计算两个配合平面间间隙时，无法准确计算两平面每一点之间的对应间隙。所求的结果过于简单，不够精确。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了面向实际工况的装配误差建模方法，从而提高机械产品装配误差预测精度以及机械产品服役性能。

为实现上述目的，按照本发明，提供了面向实际工况的装配误差获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立基于修正雅克比旋量模型的装配误差旋量模型，该装配误差旋量模型综合考虑零部件的尺寸公差与几何公差，并且提供装配误差计算模型的精度；

2)在进行有限元分析之前，对零部件表面进行离散化，以保证零部件的结合面的上、下接触面离散化后的节点坐标一一对应；

3)利用有限元软件加载温度场和应力场载荷，获得零部件表面变形情况；

4)提取步骤2)离散化后的表面节点坐标，代入步骤1)中的装配误差旋量模型中，获得每一节点受尺寸公差与几何公差下的装配误差，同时提取出步骤3)中对应表面对应节点的实际变形量，对相同节点的装配误差与实际变形进行叠加，从而得到面向实际工况的零部件表面变形；

5)对结合面的上、下接触面对应节点坐标变形相减，即可获得面向实际工况的表面真实装配误差。

优选地，所述装配误差旋量模型如式(1)：