[發(fā)明專利]一種曲線槽槽輪幾何誤差的檢測與評定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510059141.5
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104634294A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何改云;郭龍真;丁伯慧;桑一村;郎愛蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 溫國林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)雜型面的幾何誤差檢測與評定領(lǐng)域，尤其涉及一種曲線槽槽輪幾何誤差的檢測與評定方法。

背景技術(shù)

槽輪是一種結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，且能夠用以準(zhǔn)確分度的一種間歇運動機構(gòu)。通常槽輪都是由直線槽構(gòu)成的，制造成本低，應(yīng)用廣泛；但直線槽由于存在沖擊等缺陷，曲線槽槽輪的相關(guān)設(shè)計與應(yīng)用越來越多，曲線槽的制造與檢測也成為了保證槽輪工作性能的必要環(huán)節(jié)。由于槽輪機構(gòu)通常是由圓柱銷與槽的相對運動實現(xiàn)的。為了保證圓柱銷準(zhǔn)確入槽，對槽相對于基準(zhǔn)的位置以及槽間相對位置都有較高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種曲線槽槽輪幾何誤差的檢測與評定方法，本發(fā)明以三坐標(biāo)測量機為基本檢測儀器，提出了通過旋轉(zhuǎn)重合的方法，實現(xiàn)了曲線槽槽輪復(fù)合位置度的簡便測量與評定，詳見下文描述：

一種曲線槽槽輪幾何誤差的檢測與評定方法，所述檢測與評定方法包括以下步驟：

使用三坐標(biāo)測量機獲取測量數(shù)據(jù)，即各槽的兩個側(cè)面的若干點的坐標(biāo)；

將測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：即將兩個側(cè)面的坐標(biāo)通過計算得到中心對稱面上測點的坐標(biāo)；然后通過旋轉(zhuǎn)將不同曲線槽的測量點實際坐標(biāo)和理論坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)到同一個槽的理論位置處；

依次計算所有測量點實際坐標(biāo)到理論坐標(biāo)的距離，找到最大的距離，乘以2后作為復(fù)合位置度誤差中的第一項誤差結(jié)果；

依次計算所有測量點實際坐標(biāo)到理論曲面的距離，通過優(yōu)化算法找到一個理論曲面的位置，使距離理論曲面最遠(yuǎn)的測量點距離曲面的距離達(dá)到最小，乘以2后作為復(fù)合位置誤差的第二項誤差結(jié)果；

復(fù)合位置度誤差的測量與評定完成。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：本方法使用通用測量儀器，數(shù)據(jù)處理方法簡單易行，適用于精確求解各類曲線槽和直線槽槽輪的復(fù)合位置度誤差，從而提高檢測效率和測量精度，降低檢測成本。

附圖說明

圖1a槽輪的三維示意圖；

圖1b槽輪的二維圖；

圖2a測點的布置方法(二維)；

圖2b測點的布置方法(三維)；

圖3測量坐標(biāo)系的位置示意圖；

圖4測量點進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方法示意圖；

圖5公差帶(陰影部分)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

本發(fā)明的檢測與評定誤差項為槽輪的輪槽組復(fù)合位置度誤差，屬于成組特征的復(fù)合位置度誤差范疇。

在ASME-14.5?2009中，對于成組特征的復(fù)合位置度的有如下定義：復(fù)合位置度針對成組特征中各個特征的位置以及各個特征之間的相對位置提供了一種位置度的應(yīng)用方法。通常，對于成組特征中每個特征均有一個較寬松的位置度要求，同時各個特征之間相對位置有較嚴(yán)格的位置度要求。由于曲線槽槽輪的位置是由其槽面的中心面決定的，故而應(yīng)該以中心面的復(fù)合位置度誤差作為檢測和評定項目。

101：使用三坐標(biāo)測量機獲取測量數(shù)據(jù)，即各槽的兩個側(cè)面的若干點的坐標(biāo)；

本發(fā)明針對的是具有曲線槽的槽輪，由于平面是特殊的曲面，同樣也適用于直線槽的槽輪。如圖1a、1b分別為一種具有四個曲線槽的槽輪的三維示意圖和二維圖。曲線槽一般是由兩對稱曲面構(gòu)成，測量時有兩種情況：一將槽輪視作2D零件，通常在槽輪較薄或測量精度要求較低條件下；二視作三維零件，在槽輪厚度較大或者測量精度要求高的條件下。

針對第一種情況，槽輪的兩槽面可以認(rèn)為是平面曲線，應(yīng)當(dāng)在一側(cè)曲面合理的位置選取一個與槽輪基準(zhǔn)面A平行的平面與槽輪某一側(cè)面相交，獲得一條相交曲線，并在此曲線上合理布置測點。

針對第二種情況，槽輪的兩槽面均是空間曲面，此時，應(yīng)當(dāng)使用若干與槽輪基準(zhǔn)A平行的的平面與槽輪某一側(cè)面相交后，獲取相應(yīng)數(shù)量的曲線，并在這些曲線上合理的布置測點。

兩種情況的測點布置方式如圖2a、2b所示。

使用三坐標(biāo)測量機(CMM)測量

1.測量坐標(biāo)系建立：測量坐標(biāo)系是由CMM的測量基面和槽輪內(nèi)孔的軸線確定(如圖3)。

2.測量：根據(jù)布置的測點，觸碰一側(cè)曲面并獲得測點的實際坐標(biāo)后，沿曲面法向矢量的方向觸碰另一側(cè)曲面，并獲得對側(cè)曲面的測點的實際坐標(biāo)，在此將一個槽上兩個側(cè)面記為U面和V面，如圖2a，2b所示。

定義如下幾個符號：

第k個槽上U面的第i個測點的理論坐標(biāo)記為分別為X、Y、Z坐標(biāo)值；實際坐標(biāo)記為分別為X、Y、Z坐標(biāo)值。