[发明专利]一种基于实测跳动数据的典型回转体零件表征方法

摘要

本发明提供了一种基于实测跳动数据的典型回转体零件表征方法，针对包含形貌数据的回转体零件表征，提出了一种综合考虑微观跳动数据和宏观轴向尺寸的矩阵形式表征方法，另外该方法可以应用到装配精度计算过程中，仅采用一个矩阵M即可表征包含形貌特征量的单个零件，简化了精度传递的计算过程，为装配精度的预测提供了一种高效计算模型。

主权项

1.一种基于实测跳动数据的典型回转体零件表征方法，其特征在于，步骤如下：/n1)采用圆柱度仪对回转体零件的配合面进行测量，获得底部端面跳动数据D_bot，底部止口径向跳动数据dR_bot，顶部端面跳动数据D_top，顶部止口径向跳动数据dR_top；/n2)对步骤1)获得的原始跳动数据进行预处理，由于圆柱度仪测量获得的数据只是n行1列的向量矩阵，即端面的数据为轴向的一维跳动值，止口处的数据为径向的一维跳动值；根据实际测量圆端面处的半径值r_bot、r_top，测量止口处的半径值R_bot、R_top，结合实测跳动数据，采用相应方法处理获得配合面处的空间三维坐标数据；/n处理方法如下：/n对于底部端面数据来说，令底部端面测点位置X向、Y向坐标为：/nX_Dbot(i)＝r_bot×cosθ_(i)，i＝1、2…n-1、n/nY_Dbot(i)＝r_bot×sinθ_(i)，i＝1、2…n-1、n/n综合底部端面测点位置X向、Y向坐标X_Dbot、Y_Dbot和底部端面跳动数据D_bot，获得处理后的底部端面空间坐标矩阵D′_bot，同理可得顶部端面空间坐标矩阵D′_top；/n对于底部止口径向跳动数据来说，根据径向跳动数据dR_bot和测量半径值和R_bot，底部止口测点位置X向、Y向坐标为：/nX_Rbot(i)＝(R_bot+dR_bot(i))×cosθ_(i)/nY_Rbot(i)＝(R_bot+dR_bot(i))×sinθ_(i)/n由于止口在装配中其定心作用，主要关注它圆心的位置，因此令Z_Rbot＝0_n×1；综合底部止口跳动测量位置X向、Y向、Z向坐标X_Rbot、Y_Rbot、Z_bot，获得处理后的底部止口面空间坐标矩阵dR′_bot，同理可获得顶部止口面空间坐标矩阵dR′_top；/n3)对步骤2)获得的数据进行最小二乘法进行拟合，并提取相应的特征量；/n提取方法如下：/n对处理后的端面数据D′采用最小二乘平面进行拟合，拟合平面方程为：/nAx+By+Cz+D＝0/n该平面可看作一个理想平面分别绕X轴和Y轴旋转一定角度产生，相应偏转角度分别为：/n /n一个典型回转体零件可以从处理后的端面数据中提取4个偏斜特征量，分别为：dθ_{x_bot},dθ_{y_bot},dθ_{x_top},dθ_{y_top}；/n对处理后的止口面数据dR′采用最小二乘圆进行拟合，拟合后的圆方程为：/nR²＝(x-dX)²+(y-dY)²/n一个典型回转体零件可以从处理后的止口面数据中提取4个偏心特征量，分别为：dX_bot,dY_bot,dX_top,dY_top；/n因此，对于任意一个带有止口的回转体零件，通过对其配合面的实测跳动数据进行相应的数据处理可获得：回转体零件的上下两端面的偏转角特征量dθ_{x_bot}、dθ_{y_bot}、dθ_{x_top}、dθ_{y_top}，上下端零件止口处的偏心特征量dX_bot、dY_bot、dX_top、dY_top；/n4)对步骤3)中提取的零件特征量采用矩阵形式进行表示，由于大部分的止口连接形式为短止口连接，且止口的测点位置与其临近的端面十分接近，与零件的轴向高度Z相比，止口测点位置与临近端面的轴向距离忽略不计，因此将端面形貌特征量与止口形貌特征量耦合为一个空间上的圆平面；对于任何一个带有止口的回转体零件来说，包含底部和顶部两个空间上的圆平面，对应的底部圆平面和顶部圆平面分别表示为：/n /n /n5)对步骤4)获得的零件底部圆平面进行空间调心调倾处理，首先将底部圆平面的圆心位置调至绝对坐标原点，然后将底部圆平面的空间倾斜量调为0；即底部平面由一个带有一定偏心量和偏斜量的空间圆平面变为一个圆心位于绝对坐标原点的理想圆平面，理想圆平面可用4阶单位矩阵E来表示，整个变换过程为：/n /n即：/nT×P_bot＝E/n则顶部圆平面发生同样的变换，变换过程为：/n /n即：/nT×P_top＝P′_top/n此时，底部圆平面已经变为理想圆平面，已经不包含形貌特征量，底部圆平面的形貌耦合到顶部圆平面上；/n令M＝P′_top，用矩阵M来表征一个包含微观形貌特征及宏观轴向高度的回转体零件，并用于以后的装配精度计算过程中。/n