[发明专利]一种多公差耦合作用下圆柱面要素误差模型及求解方法

说明书

本发明公开了一种多公差耦合作用下圆柱面要素误差模型建立及求解方法，通过对圆柱面几何要素误差约束的分析，选取径向全跳动公差与圆柱度公差进行耦合分析并建立耦合误差模型，通过查询不同公差的精度等级确立不同的公差域范围，并确定相关公差参数的概率分布类型，通过蒙特卡洛法对随机参数进行模拟抽样，获得圆柱面几何要素的实际误差变动区间，达到通过查询设计阶段公差精度等级即可获得实际误差变动区间的目的。本发明聚焦于基于数学定义的公差建模方法，并结合实际对多公差耦合作用下的圆柱面要素误差进行建模，在设计阶段预测圆柱面要素实际误差，验证设计公差精度等级的可行性，节约非必要制造成本，为后续开展基础研究提供理论基础。

技术领域

本发明涉及公差建模领域，具体的说是一种多公差耦合作用下圆柱面要素误差模型建立及求解方法。

背景技术

零件的加工误差是导致装配误差的重要因素，也是零件加工制造过程无法避免的，如何提前预测出零件的加工误差是工业制造界以来一致存在的关键问题，因此建立精准的零件几何要素误差模型尤为重要。在实际加工制造过程中，往往会出现针对某一几何要素进行多公差约束的现象，目的是降低零件的误差变动范围以用于后续的零件使用或装配等，因此结合实际，构建多公差耦合作用下的几何要素误差模型用于预测零件的加工误差变动范围可以为节约制造成本、提高零件公差设计准确性以及后续装配研究提供有力依据。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：为了解决在零件设计阶段多公差耦合约束作用下圆柱面几何要素误差变动范围不确定的问题，本发明结合实际，针对径向全跳动与圆柱度公差同时作用下的圆柱面误差变动进行建模，并基于零件设计精度等级与蒙特卡洛法求解模型，提出了一种多公差耦合作用下圆柱面要素误差模型建立及求解方法。

本发明的技术方案是：一种多公差耦合作用下圆柱面要素误差模型建立及求解方法，包括以下步骤：

步骤一：将SDT小位移旋量法与零件公差相结合，使用六个自由度的微小变动来描述零件的几何要素误差。在SDT中，V＝(μ,ν,ω,α,β,γ)，其中φ＝(μ,ν,ω)代表沿坐标系x、y、z三个自由度平动的微小变化矢量，d＝(α,β,γ)表示沿坐标系x、y、z三个自由度转动的微小变化矢量。针对不同约束，不同种类的公差SDT表达中某些参数为零，即当某一几何要素沿某一坐标轴旋转或平动时，其运动轨迹不会产生新的误差扫略实体。在几何要素公差SDT表达式中，非零分量即为误差分量。

步骤二：根据产品几何技术规范(GPS)，位置公差带小于该要素的跳动公差带，当采用跳动公差时，如果综合控制被测要素不能满足功能需求，则可以给出相应的形状公差要求，但其公差数值应小于跳动公差数值。以理想直径为R、高度为H的圆柱中心为原点构建直角坐标系，圆柱面的轴线方向为z方向，SDT非零向量为μ、ν、α、β。假设圆柱面的径向全跳动公差为T_J，圆柱度公差为T_C，假设径向全跳动公差所限定的两同轴圆柱面到理论圆柱面的半径差相同。理想情况下圆柱面素线几何要素的方程为(以YOZ平面为例)：

y＝R

实际情况下圆柱面素线几何要素方程为：

y＝zα+ν+R

步骤三：可通过两同轴圆柱面对实际圆柱素线的形状变动公差域进行界定，圆柱度公差域与YOZ平面的交线为间距T_C的平行直线，上下边界之间的关系方程如下：

y_t＝y_b+ΔT

因此，圆柱度公差域的上下边界方程为：

y_b＝zα_b+ν_b+R

其中下角标b代表下边界参数，下角标t代表上边界参数，式中，