[发明专利]一种针对回转体的多级转子装配相位优化方法

说明书

本发明公开了一种针对回转体的多级转子装配相位优化方法，该方法利用基于误差基本项的几何误差表达与随机误差生成方法，生成典型两个止口零件配合面径向和端向误差轮廓轨迹特征，分别将其等分成n个相位，按照不同相位组合在有限元软件中分别进行计算，得到最小偏心的装配相位，作为模板；测量得到实际加工的零件配合面径向和端向误差轮廓轨迹，同理分别将测量得到的径向和端向误差轮廓轨迹等分成n份，按照相位排列组合，获得实际零件的装配相位组合；采用多模板匹配方法，将之前得到的最小装配偏心的装配相位图即模板和实际加工中装配的不同相位图进行相关系数计算和平均偏差加权和计算，再进行匹配得到最相关的图，即初步完成装配相位的优化。

技术领域

本发明属于机械装配技术领域，具体涉及一种针对回转体的多级转子装配相位优化方法。

背景技术

目前针对回转体的转子设计为多级组合转子。而由于零件制造误差的存在，转子零件在装配中必然产生装配偏心的现象。这些装配误差将严重影响转子的同心度要求，对航空发动机的服役性能产生巨大影响。

建立误差传递模型，根据零件精度检测结果预测装配偏心量，然后进行相位优化，使得最终转子同心度达到要求。很多研究人员基于刚体假设，运用齐次坐标变换法、雅克比矩阵法、矢量投影法等进行预测偏心进而完成相位优化，但这些方法均无法考虑配合面的形貌误差以及装配变形，预测精度低且每次预测均需要重新建模浪费时间。也有研究人员尝试通过有限元的方法进行偏心预测完成相位优化，但是直接通过实测的几何模型建立有限元模型，节点数量在千万级，规模过大，计算时间过长且不方便。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前针对回转体的多级转子装配相位优化时，刚体误差传递分析方法预测精度低以及有限元法计算时间长且过于复杂等问题，并且省去了在实际装配中计算个装配偏心量的具体值的过程，为此，提供了一种针对回转体的多级转子装配相位优化方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种针对回转体的多级转子装配相位优化方法，包括以下步骤：

步骤1：利用基于误差基本项的几何误差表达与随机误差生成方法，生成典型两个止口零件配合面径向和端向误差轮廓轨迹特征；

步骤2：分别将两个零件配合面的径向和端向误差轮廓轨迹特征等分成n个相位，按照不同相位组合在有限元软件中分别进行计算，求出不同相位的装配偏心并且比较得到最小的偏心，进而得到最小偏心的装配相位图，作为模板；

步骤3：测量得到实际加工的零件配合面径向和端向误差轮廓轨迹，并分别将测量得到的径向和端向误差轮廓轨迹等分成n份，按照相位排列组合，获得实际零件的装配相位组合；

步骤4：采用多模板匹配方法，将步骤2得到的最小装配偏心的装配相位图即模板和步骤3中装配的不同相位图进行相关系数计算和平均偏差计算；

步骤5：使用相关系数与平均偏差加权和的方法将得到的不同相位图与步骤2的装配相位图即模板进行匹配，得到最相关的图，即初步完成装配相位的优化。

本发明进一步的改进在于，步骤1生成典型两个止口零件配合面径向和端向误差轮廓轨迹中的具体方法如下：

首先通过误差基本项法在给定公差带内生成随机误差特征，在机械系统装配中重点关注形状误差，故在计算中不需要取过高的误差阶数，选择误差阶数为18阶，然后确定误差基本项，再利用μ_λ＝(A^TA)^-1A^Tμ_V和计算误差系数均值和协方差；根据误差分布类型由误差系数均值和协方差生成随机误差系数；利用误差系数和误差基本项重构随机误差；然后用上述公式生成大量的随机误差，大量的数据表明加工的形貌特征基本是单高点和双高点的情况，用最小二乘法对这些随机形貌进行拟合得到最终的拟合曲线，分别将得到的径向和端向的形状误差作为一组模板。