CN107688671A - 用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法 - Google Patents

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夏祖林
金亮
刘海芳
叶伟峰
陈鹏飞
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Abstract

本发明实施例公开的一种用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法，能够实现基于有限元仿真分析计算的数据结果提取出零件变形后面对线的垂直度误差。该方法测量变形后的有限元模型中零件轴线上n个节点的坐标，及被测端面上m个节点的坐标；求解从n个轴线节点中任意选定两个节点确定的直线l1；剩余节点到直线l1的最大距离值为f1；以基准轴线的方向向量为法向向量，与从被测端面随意选取的一个节点A确定平面π为测量平面；计算被测平面上其他m‑1个节点到测量平面的距离，将最大值和最小值的绝对值之和作为所求垂直度误差。

Description

用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法
技术领域
本发明涉及阀门零件面对线垂直度误差提取技术，尤其涉及一种用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法。
背景技术
阀门等机械产品附有大量长杆形零件，如导向杆。对于长杆形零件，其端面对轴线的垂直度是一项主要质量指标，对产品的装配及性能有着重要影响。
阀门工作在在复合载荷工况下，限于其零件材料的刚度，导向杆等长杆形零件容易出现变形，使其面对线的垂直度误差增大。为了保证阀门的质量，确保其长杆形零件的性能满足设计要求，在阀门产品设计定型前，应验证零件变形后面对线的垂直度误差是否在设计所给出的公差范围内。
现行阀门等机械产品面对线的垂直度误差的检测主要通过机械检测实现，主要存在以下几个问题：1、现有的借助心轴和测量平板进行检测的方法主要针对实际机械产品的面对线的垂直度检测；2、现有的方法只能对加工制作的单个零件进行检测，而无法检测装配完毕后的机械产品零件，即无法获得阀门等机械产品在复合载荷工况下的变形对其零件的面对线的垂直度的影响。
在产品设计、定型和制造过程中，运用CAE等仿真技术建立产品的虚拟样机并对其进行仿真分析和优化，可大大加快产品研制速度、降低研发成本并提高产品质量及可靠性。为加快阀门产品的设计定型，需研究基于有限元仿真分析计算的数据结果提取出零件变形后面对线的垂直度误差以验证是否在公差范围内的技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法，能够实现基于有限元仿真分析计算的数据结果提取出零件变形后面对线的垂直度误差。
本发明的技术解决方案：
一种用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，运用三维建模软件建立阀门的实体模型；
步骤2，以步骤1建立的实体模型为基础，建立复合载荷工况下的阀门有限元模型，进行有限元计算，得到阀门变形后的有限元模型；
步骤3，在有限元软件中测量变形后的有限元模型中零件轴线上n个节点的坐标，及被测端面上m个节点的坐标；
步骤4，从步骤3中得到的n个轴线节点中任意选定两个节点，求解这两个节点确定的直线方程l1；
步骤5，计算剩余n-2个节点到直线l1的距离，并比较后记最大值为f1；
步骤6，重复步骤4和步骤5，得f1,,f2,f3…fn，比较后记最小值为fmin，与之相对应的直线记为lmin，即基准轴线方程；
步骤7，以步骤6中得到的基准轴线的方向向量为法向向量，与从被测端面随意选取的一个节点A共同确定一个平面π为测量平面；
步骤8，计算被测平面上A点以外的其他m-1个节点到测量平面的距离，并为正值和负值两类，将最大值和最小值的绝对值之和记为f＝|li|max+|lj|max，其中li≥0,lj≤0，将f作即为所求垂直度误差。
本发明实施例提供的一种用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法，运用CAE软件对建立的阀门模型进行复合载荷工况下的仿真分析，先计算变形后长杆形零件的基准轴线方程，以其方向向量为法向量，再在被测平面上选一点，共同确定一个平面作为测量平面，从而将被测平面与基准轴线间的垂直度测量转化为被测平面与测量平面间的平行度测量。计算被测平面上各点到测量平面的距离，其最大值与最小值之差即为所求垂直度误差。该方法可在阀门等机械产品的有限元分析的数据结果中提取出其长杆形零件的面对线的垂直度误差，检测其是否在设计给定的公差范围内，从而判断出阀门在复合载荷工况下的变形对诸如导向杆等长杆形零件性能的影响。在阀门等机械产品的研发设计阶段，采用本方法可显著缩减开发周期，节省巨额研发试验费用。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
一种用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，运用三维建模软件建立阀门的实体模型，三维建模软件可以使用CAD；
步骤2，以步骤1建立的实体模型为基础，建立复合载荷工况下的阀门有限元模型，进行有限元计算，得到阀门变形后的有限元模型；
步骤3，在有限元软件中测量变形后的有限元模型中零件轴线上n个节点的坐标，及被测端面上m个节点的坐标，储存在编制的程序中；
步骤4，从步骤3中得到的n个轴线节点中任意选定两个节点，根据其节点坐标，求解这两个节点确定的直线方程l1；
步骤5，计算剩余n-2个节点到直线l1的距离，并比较后记最大值为f1；
步骤6，重复步骤4和步骤5，得f1,,f2,f3…fn，比较后记最小值为fmin，与之相对应的直线记为lmin，即基准轴线方程，多点迭代计算，可以使计算精度大幅提高；
步骤7，以步骤6中得到的基准轴线的方向向量为法向向量，与从被测端面随意选取的一个节点A共同确定一个平面π为测量平面；
步骤8，计算被测平面上A点以外的其他m-1个节点到测量平面的距离，并为正值和负值两类，将最大值和最小值的绝对值之和记为f＝|li|max+|lj|max，其中li≥0,lj≤0，则f即为所求垂直度误差。
本发明实施例提供的一种用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法，运用CAE软件对建立的阀门模型进行复合载荷工况下的仿真分析，先计算变形后长杆形零件的基准轴线方程，以其方向向量为法向量，再在被测平面上选一点，共同确定一个平面作为测量平面，从而将被测平面与基准轴线间的垂直度测量转化为被测平面与测量平面间的平行度测量。计算被测平面上各点到测量平面的距离，其最大值与最小值之差即为所求垂直度误差。该方法可在阀门等机械产品的有限元分析的数据结果中提取出其长杆形零件的面对线的垂直度误差，检测其是否在设计给定的公差范围内，从而判断出阀门在复合载荷工况下的变形对诸如导向杆等长杆形零件性能的影响。在阀门等机械产品的研发设计阶段，采用本方法可显著缩减开发周期，节省巨额研发试验费用。
如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
本发明以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本发明涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本发明还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。
这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (1)

1.一种用于提取阀门零件面对线垂直度误差的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1，运用三维建模软件建立阀门的实体模型；
步骤2，以步骤1建立的实体模型为基础，建立复合载荷工况下的阀门有限元模型，进行有限元计算，得到阀门变形后的有限元模型；
步骤3，在有限元软件中测量变形后的有限元模型中零件轴线上n个节点的坐标，及被测端面上m个节点的坐标；
步骤4，从步骤3中得到的n个轴线节点中任意选定两个节点，求解这两个节点确定的直线方程l1；
步骤5，计算剩余n-2个节点到直线l1的距离，并比较后记最大值为f1；
步骤6，重复步骤4和步骤5，得f1,,f2,f3…fn，比较后记最小值为fmin，与之相对应的直线记为lmin，即基准轴线方程；
步骤7，以步骤6中得到的基准轴线的方向向量为法向向量，与从被测端面随意选取的一个节点A共同确定一个平面π为测量平面；
步骤8，计算被测平面上A点以外的其他m-1个节点到测量平面的距离，并为正值和负值两类，将最大值和最小值的绝对值之和记为f＝|li|max+|lj|max，其中li≥0,lj≤0，将f作即为所求垂直度误差。
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