[發(fā)明專利]一種工件定位誤差自動(dòng)分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410072769.4
• 申請(qǐng)日: 2014-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN103810348B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦國(guó)華;黃華平;葉海潮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所36122
• 代理人: 歐陽沁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于夾具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種基于運(yùn)動(dòng)學(xué)與有向尺寸路徑的工件定位誤差自動(dòng)分析算法。

背景技術(shù)

夾具定位誤差是評(píng)價(jià)夾具性能的關(guān)鍵指標(biāo)，定位誤差分析是夾具設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要任務(wù)。夾具結(jié)構(gòu)初步擬定后應(yīng)進(jìn)行定位精度分析和估算，以衡量夾具結(jié)構(gòu)能否保證工件加工表面的精度要求，從而判斷所擬夾具結(jié)構(gòu)的合理性。然而，傳統(tǒng)的極限位置法、微分法、尺寸鏈法等定位誤差分析方法，極具片面性和局限性，要么就是隨著工件和夾具結(jié)構(gòu)的不同，定位誤差模型不一樣，不具有普遍性；要么就是定位點(diǎn)的極限位置、定位點(diǎn)與工件、夾具結(jié)構(gòu)的函數(shù)關(guān)系等等，計(jì)算機(jī)不可能獲取，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。這些問題導(dǎo)致計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAFD）系統(tǒng)至今都很少涉及尺寸和公差的分析。

為此，國(guó)內(nèi)外許多專家、學(xué)者對(duì)定位誤差的分析傾注了大量心血，取得了很好的效果。CAI等根據(jù)接觸點(diǎn)在工件表面上這一事實(shí)，將工件姿態(tài)描述為接觸點(diǎn)位置的函數(shù)，利用微分法推導(dǎo)了工件定位誤差與定位元件安裝誤差之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。針對(duì)工件平面的“3-2-1”定位方案，KANG等利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)，建立了工件定位誤差與定位元件制造誤差之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。劉雯林等根據(jù)工件坐標(biāo)系、定位元件坐標(biāo)系中接觸點(diǎn)在全局坐標(biāo)系的位置向量相等，綜合運(yùn)用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換技術(shù)與泰勒展開原理獲得了工件定位誤差與定位元件制造誤差之間的映射模型。秦國(guó)華等綜合考慮了定位元件制造、安裝誤差以及工件定位表面的制造誤差對(duì)接觸點(diǎn)位置誤差的影響，利用速度合成原理建立工件定位誤差的分析模型。這些研究工作為構(gòu)建工件定位誤差的通用計(jì)算模型奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。然而，卻沒有進(jìn)一步討論接觸點(diǎn)位置誤差的獲取方法，導(dǎo)致定位誤差計(jì)算模型實(shí)用性差，難以實(shí)現(xiàn)計(jì)算過程的自動(dòng)化。

吳玉光等提出了定位誤差分析的連桿機(jī)構(gòu)模型，將工件的定位方案等價(jià)為加工表面與工序基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)與定位元件等三個(gè)機(jī)構(gòu)。試圖通過連桿機(jī)構(gòu)獲取工序基準(zhǔn)的位置與相關(guān)尺寸之間的關(guān)系，然后利用微分法計(jì)算定位誤差。然而，該方法對(duì)操作人員的專業(yè)知識(shí)要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種工件定位誤差自動(dòng)分析算法，克服現(xiàn)有算法采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化分析實(shí)用性差、誤差大的缺點(diǎn)。

一種工件定位誤差自動(dòng)分析算法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）根據(jù)工件與夾具的接觸類型，搜索出從定位點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過接觸點(diǎn)到達(dá)對(duì)刀點(diǎn)的有向尺寸路徑；

在有向尺寸路徑中，每個(gè)矢量環(huán)以尺寸L及其矢量角β作為參數(shù)描述，記為d=(L,β)；矢量環(huán)的方向記為n_L=[cosβ,sinβ]^T；

如果工件與定位元件為平面-平面接觸時(shí)，有向尺寸路徑由定位點(diǎn)開始，到達(dá)對(duì)刀點(diǎn)結(jié)束，而定位點(diǎn)為定位基準(zhǔn)表面上距離接觸點(diǎn)最遠(yuǎn)的端點(diǎn)，此時(shí)有限尺寸路徑僅包含一個(gè)矢量環(huán)

如果工件與定位元件為平面-曲面接觸時(shí)，有向尺寸路徑由定位點(diǎn)開始，經(jīng)過接觸點(diǎn)后，再到對(duì)刀點(diǎn)結(jié)束，此時(shí)定位點(diǎn)為定位基準(zhǔn)表面上距離接觸點(diǎn)最遠(yuǎn)的端點(diǎn)，這樣有限尺寸路徑包含兩個(gè)矢量環(huán)與

如果工件與定位元件為曲面-平面接觸時(shí)，有向尺寸路徑由定位點(diǎn)開始，再經(jīng)接觸點(diǎn)到對(duì)刀點(diǎn)結(jié)束，而對(duì)刀點(diǎn)為定位元件工作表面上距離接觸點(diǎn)最遠(yuǎn)的端點(diǎn)，此時(shí)有限尺寸路徑包含兩個(gè)矢量環(huán)與

如果工件與定位元件為曲面-曲面接觸時(shí)，有向尺寸路徑由定位點(diǎn)開始，經(jīng)接觸點(diǎn)后到對(duì)刀點(diǎn)結(jié)束，一般以工件定位基準(zhǔn)上的定位點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，此時(shí)有限尺寸路徑僅包含一個(gè)矢量環(huán)

（2）如果有向尺寸路徑各個(gè)矢量環(huán)的參數(shù)均為已知量，則利用數(shù)學(xué)模型δr_c＝|e|δy求解出接觸點(diǎn)位置公差δr_c，然后轉(zhuǎn)入步驟（4），否則執(zhí)行步驟（3）；