[发明专利]一种三基准体系下直径要素-宽度要素基准组合遵循公差相关要求的检验公差带计算方法

说明书

本发明提出一种三基准体系下直径要素‑宽度要素基准组合遵循公差相关要求的检验公差带计算方法，包括：S1，对全部基准要素分别建立D_DFS和M_DFS；全部基准要素由一个平面要素、一个直径要素和一个宽度要素组成；S2，根据D_DFS构件建立设计坐标系，根据M_DFS构件建立测量坐标系；S3，根据D_DFS构件和M_DFS构件装配后存在的相对运动建立设计坐标系和测量坐标系的相对运动关系；根据相对运动关系，定义转移公差和被测要素检验公差带；S4，采用变长曲柄平行四边形机构和摆杆机构的串联组合表示设计坐标系相对于测量坐标系的最大相对运动关系，根据机构的结构参数和性能参数，计算所述被测要素检验公差带。本发明所述方法不仅局限于单一基准遵循相关要求下转移公差的计算，具有较高的理论意义和使用价值。

技术领域

本发明属于公差原则应用技术领域，尤其涉及一种三基准体系下直径要素- 宽度要素基准组合遵循公差相关要求的检验公差带计算方法。

背景技术

公差原则是确定被测要素尺寸公差和几何公差之间关系应遵循的原则，公 差原则包括独立原则和相关要求，独立原则是指被测要素的尺寸公差和几何公 差彼此无关的公差要求，相关要求是指被测要素的尺寸公差和几何公差相互有 关的公差要求。公差相关要求包括包容要求、最大实体要求、最小实体要求以 及最大实体要求下的可逆要求和最小实体要求下的可逆要求等。应用公差相关 要求可以获得奖励公差和转移公差两种公差补偿效益。奖励公差为被测要素的 尺寸误差或几何误差未到达公差值的误差富余而进行相互补偿的数值；转移公 差为基准要素的尺寸和几何误差未达到公差值的误差富余而补偿给被测要素几 何公差的数值。奖励公差和转移公差能够扩大被测要素的检验公差值，从而提 高零件的合格率、降低制造成本。

虽然使用转移公差能够提高制造效益，但当前实际生产过程中相关要求的 应用存在诸多困难，包括设计基础理论和检验方法等多个方面。其主要问题为 当前各种公差表示模型仅仅表示被测要素的尺寸与几何误差，并没有涉及到被 测要素与基准关系的表示，这些模型只支持奖励公差的处理。为数不多的文献 讨论到转移公差计算方法，但仅仅局限于单一基准遵循相关要求的情况，多个 基准遵循公差相关要求的转移公差计算尚无通用的计算方法和计算公式。因此 建立多个基准遵循公差相关要求情况下的零件几何要素检验公差带的计算方法 具有理论意义和使用价值。

发表于《计算机集成制造系统》2014年11月第20卷第11期的文章《基准遵 循最大实体要求时的几何要素检验方法》介绍了一种曲柄滑块机构与摆杆摆动 机构的串联组合机构来计算两个基准应用最大实体要求条件下被测要素检验公 差带的计算方法，该方法只适用于两个基准分别为直径要素和宽度要素、且宽 度要素中心平面必须与直径要素轴线共面条件下应用最大实体要求的情况，因 此该方法不具备普遍性。

发明内容

基于上述现有技术存在的缺陷，本发明提出一种三基准体系下直径要素-宽 度要素基准组合遵循公差相关要求的检验公差带计算方法，以适用于多个基准 遵循公差相关要求的转移公差的计算，提高理论意义和使用价值。

本发明涉及的基本概念:

直径要素：直径要素是一种尺寸要素，分为球要素和圆柱要素，由一个尺 寸来确定球要素或圆柱要素的直径或半径；

宽度要素：宽度要素是一种尺寸要素，几何上由沿一个中心面对称分布的 两个面组成，由一个尺寸来确定两个面之间的距离；

设计极限状态：当几何要素应用最大实体要求时，其设计极限状态为几何 要素的最大实体状态或最大实体实效状态；当几何要素应用最小实体要求时， 其设计极限状态为几何要素的最小实体状态或最小实体实效状态。

模拟基准要素(DFS)：模拟基准要素具有公称基准要素相同的几何形状和 位置关系，模拟基准要素密切包容实际基准要素，是基准的实际体现。例如， 在加工和检测过程中，用来建立基准的定位元件就是模拟基准要素，该定位元 件与实际基准要素相接触且具有足够精度的，如一个平板或一根心棒等。