一種工件定位誤差自動(dòng)分析算法
【專利摘要】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(guò)接觸點(diǎn)到達(dá)對(duì)刀點(diǎn)的有向尺寸路徑；（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，則利用接觸點(diǎn)位置公差數(shù)學(xué)模型求解出接觸點(diǎn)位置公差，然后轉(zhuǎn)入步驟（4），否則執(zhí)行步驟（3）；（3）若該有向尺寸路徑中矢量環(huán)存在未知的參變量，則利用封閉的尺寸鏈求解接觸點(diǎn)位置公差；（4）利用定位誤差數(shù)學(xué)模型求解定位誤差。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：計(jì)算模型及過(guò)程通用性好、邏輯性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為實(shí)用的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)研發(fā)提供了基礎(chǔ)理論。
【專利說(shuō)明】一種工件定位誤差自動(dòng)分析算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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(wèn)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。
[0003]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(kāi)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(méi)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(guò)程的自動(dòng)化。
[0004]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(guò)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】

[0005]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)。
[0006]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:
[0007](I)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(guò)接觸點(diǎn)到達(dá)對(duì)刀點(diǎn)的有向尺寸路徑；
[0008]在有向尺寸路徑中，每個(gè)矢量環(huán)以尺寸L及其矢量角0作為參數(shù)描述，記為d=(L, (6);矢量環(huán)的方向記為nL=[cos 0，sin 0 ]T ;[0009]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(kāi)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)
【權(quán)利要求】
1.一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(guò)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0作為參數(shù)描述,記為d=(L, (6)；矢量環(huán)的方向記為Ii1 = [cos P，sin ^ ]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(kāi)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) d.= (L1, Pl); 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(kāi)始，經(jīng)過(guò)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)d
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103810348SQ201410072769
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】秦國(guó)華, 黃華平, 葉海潮 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)