[發(fā)明專利]一種基于旋量模型的鍵槽特征公差建模方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113175904B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳琨;于慧;張嘉錕;戴宏瑋;杜欣霏;高建民;高智勇;李麗麗
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01B21/20;G01B21/24;G01B21/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開了一種基于旋量模型的鍵槽特征公差建模方法及系統(tǒng)，計(jì)算各旋量分量的獨(dú)立變動范圍；利用旋量分量間的約束關(guān)系，與各旋量分量的獨(dú)立變動范圍構(gòu)成鍵槽中心平面特征公差模型；建立鍵槽寬尺寸公差下鍵槽兩工作平面特征的公差域邊界面方程；確定鍵槽寬變動參數(shù)的范圍，建立鍵槽寬變動量確定后兩工作平面整體變動的公差域邊界面方程，并將對應(yīng)的公差域轉(zhuǎn)化為兩工作平面的對稱平面即鍵槽中心平面的公差域；將兩工作平面整體變動的旋量模型與鍵槽寬變動參數(shù)范圍一起構(gòu)成鍵槽兩工作平面的完整公差模型；計(jì)算鍵槽單側(cè)工作平面特征的變動旋量，完成對鍵槽單側(cè)工作平面特征的公差建模。本發(fā)明具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，并提供了新的公差建模技術(shù)思路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于裝配體公差建模與分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于旋量模型的鍵槽特征公差建模方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

裝配是產(chǎn)品研制過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為了保證產(chǎn)品的可裝配性和裝配質(zhì)量，需要對產(chǎn)品進(jìn)行公差分析的相關(guān)工作，零件幾何特征的公差建模工作是進(jìn)行公差分析的基礎(chǔ)。公差建模是對幾何特征的公差信息進(jìn)行完整、正確解釋的過程。作為一種三維公差模型，旋量模型憑借形式簡潔、幾何含義明確、累積計(jì)算方便等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越多關(guān)注和應(yīng)用。

鍵槽特征是裝配體中常見的一類幾何特征，不同零件上的兩鍵槽通常與鍵槽一同構(gòu)成鍵連接，實(shí)現(xiàn)零件間的定位以及運(yùn)動和動力的傳遞。鍵槽特征由兩類幾何特征構(gòu)成，分別是作為中心要素的中心平面特征和作為輪廓要素的工作平面特征。在以往的公差分析工作中，研究人員通常對鍵與鍵槽間隙配合進(jìn)行整體公差建模，對過盈配合引入的變動不予考慮。對于配合前的鍵槽特征，相關(guān)的公差建模工作還存在欠缺。在裝配體的公差分析中，當(dāng)鍵與鍵槽過盈配合時，鍵槽中心平面變動量是公差分析結(jié)果可能的變動來源，此時需要建立鍵槽中心平面特征的公差模型；當(dāng)鍵與鍵槽間隙配合時，在工作載荷或裝配載荷等作用下，鍵與鍵槽一側(cè)的工作表面可能會相互接觸并貼合，這時我們需要建立鍵槽該側(cè)工作平面特征的公差模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于旋量模型的鍵槽特征公差建模方法及系統(tǒng)，通過建立組合公差下鍵槽中心平面特征和鍵槽工作平面特征的旋量模型，對鍵槽特征在三維公差域內(nèi)的變動進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的描述，為相關(guān)數(shù)據(jù)仿真和公差分析工作提供基礎(chǔ)。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于旋量模型的鍵槽特征公差建模方法，包括以下步驟：

S1、在鍵槽名義中心平面特征上建立空間直角坐標(biāo)系，建立對稱度公差下鍵槽中心平面特征的公差域邊界面方程；

S2、基于步驟S1建立的空間直角坐標(biāo)系，根據(jù)平面特征的自由度構(gòu)建鍵槽中心平面特征的旋量表達(dá)形式，根據(jù)步驟S1得到的公差域邊界面方程計(jì)算各旋量分量的獨(dú)立變動范圍，作為鍵槽中心平面特征公差模型的組成部分；

S3、根據(jù)步驟S1得到的公差域邊界面方程和步驟S2構(gòu)建的旋量表達(dá)形式，基于微分變換原理計(jì)算中心平面特征的非零旋量分量之間的約束關(guān)系，與步驟S2計(jì)算的各旋量分量獨(dú)立變動范圍一起構(gòu)成鍵槽中心平面特征的完整公差模型；

S4、將鍵槽兩工作平面視為一體，在鍵槽兩名義工作平面的對稱平面，即鍵槽的名義中心平面上建立空間直角坐標(biāo)系，建立鍵槽寬尺寸公差下鍵槽兩工作平面特征的公差域邊界面方程；

S5、根據(jù)鍵槽寬尺寸公差大小確定鍵槽寬變動參數(shù)的范圍，根據(jù)步驟S4建立的公差域邊界面方程建立鍵槽寬變動量確定后兩工作平面整體變動的公差域邊界面方程，并將對應(yīng)的公差域轉(zhuǎn)化為兩工作平面的對稱平面即為鍵槽中心平面的公差域；

S6、基于步驟S4建立的空間直角坐標(biāo)系和步驟S5得到的鍵槽中心平面的公差域，根據(jù)步驟S2和步驟S3構(gòu)建的鍵槽中心平面特征的公差模型構(gòu)建兩工作平面整體變動的旋量模型，與步驟S5得到的鍵槽寬變動參數(shù)范圍一起構(gòu)成鍵槽兩工作平面的完整公差模型；