CN107688676A - 用于提取阀门零件的线的同轴度误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开的一种用于提取阀门零件的线的同轴度误差的方法，实现了基于有限元仿真分析的数据结果提取出零件变形后线的同轴度误差。该方法从变形后的有限元模型中零件轴线上选取n个节点；从n个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；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；得每个节点对应的f₁，f₂，f₃…f_n，比较后记最小值为f_min，与之相对应的直线记为l_min，即基准线方程；计算n个节点到直线l_min的距离，记为f_1，’,f₂’,f₃’…f_n’；比较f_1,’,f₂’,f₃’…f_n’，取最小值为f_min’，将2f_min’作为所求线的同轴度误差。

Description

用于提取阀门零件的线的同轴度误差的方法

技术领域

本发明涉及阀门零件的线的同轴度误差提取技术，尤其涉及一种用于提取阀门零件的线的同轴度误差的方法。

背景技术

阀门等机械产品附有大量回转体零件，如导向杆和导向套。对于回转体零件，线的同轴度是一项主要质量指标，对以后的装配及产品性能有着重要影响。

阀门工作在在复合工况(温度、气压、安装外载、振动环境)下，限于其零件材料的强度和刚度，导向套和导向杆等零件会出现一定变形，其线的同轴度误差增大，改变了零件所构成的运动副的间隙。为了保证阀门的质量，确保其回转体零件所构成的运动副(如导向副)满足设计要求，在阀门产品设计定型前，应验证零件变形后线的同轴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线的同轴度误差的检测通过机械检测的方法实现，主要存在以下几个问题：1、现有的用三坐标进行检测的方法主要针对实际机械产品的线的同轴度检测；2、现有的方法只能对单个零件进行检测，而不能检测已经装配完毕的机械产品零件，即无法获得阀门等机械产品在温度、气压、安装外载、振动环境等复合工况下的变形对其零件的线的同轴度的影响。

随着计算机技术、虚拟仿真技术的发展，CAE等仿真分析技术已经直接融入了机械产品的设计、定型和制造过程。在产品研制过程中，运用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，可大大缩短产品研制周期、降低成本并提高产品工作性能。为加快阀门产品的设计定型，需研究基于有限元仿真分析的数据结果提取出零件变形后线的同轴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的线的同轴度误差的方法，实现了基于有限元仿真分析的数据结果提取出零件变形后线的同轴度误差。

本发明的技术解决方案：

一种用于提取阀门零件的线的同轴度误差的方法，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三维实体模型；

步骤2，建立处于复合工况下的阀门有限元模型，进行有限元分析计算，得到阀门变形后的有限元模型；

步骤3，从变形后的有限元模型中零件轴线上选取n个节点；

步骤4，从n个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，得每个节点对应的f₁，f₂，f₃…f_n，比较后记最小值为f_min，与之相对应的直线记为l_min，即基准轴线方程；

步骤7，计算步骤3得到的n个节点到直线l_min的距离，记为f₁,’,f₂’,f₃’…f_n’；

步骤8，比较f₁,’,f₂’,f₃’…f_n’，取最小值为f_min’，将2f_min’作为所求线的同轴度误差。

本发明实施例提供的一种用于提取阀门零件的线的同轴度误差的方法，运用有限元软件对建立的阀门模型进行复合工况下的仿真分析，先计算变形后零件的基准轴线方程，然后计算被测轴线上任意点到基准轴线的距离，如此重复取最小距离的二倍作为同轴度误差。该方法可在阀门等机械产品的有限元计算的数据结果中提取出其零件的线的同轴度误差，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工况下的变形对诸如导向副等性能的影响。在阀门等机械产品的研发设计阶段，采用本方法可显著加快开发周期，节省研发费用。

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的线的同轴度误差的方法流程示意图。

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。

本发明实施例提供一种用于提取阀门零件的线的同轴度误差的方法，适用于同轴度适用于圆柱形的零件，参加图1，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三维实体模型，三维建模软件可以使用CAD；

步骤2，在步骤1建立的CAD模型基础上进行前处理，建立处于复合工况下的阀门有限元模型，进行有限元分析计算，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出步骤2中得到的变形后的有限元模型中零件轴线(即被测轴线)上每一节点的坐标，共n个，储存在编制的程序中；

步骤4，从n个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，得每个节点对应的f₁，f₂，f₃…f_n，比较后记最小值为f_min，与之相对应的直线记为l_min，即基准轴线方程，多节点迭代计算，可以使计算精度大幅提高；

步骤7，计算步骤3得到的n个节点到直线l_min的距离，记为f1,’,f₂’,f₃’…f_n’；

步骤8，比较f₁,’,f₂’,f₃’…f_n’，取最小值为f_min’，将2f_min’作为所求线的同轴度误差。

本发明实施例提供的一种用于提取阀门零件的线的同轴度误差的方法，运用有限元软件对建立的阀门模型进行复合工况下的仿真分析，先计算变形后零件的基准轴线方程，然后计算被测轴线上任意点到基准轴线的距离，如此重复取最小距离的二倍作为同轴度误差。该方法可在阀门等机械产品的有限元计算的数据结果中提取出其零件的线的同轴度误差，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工况下的变形对诸如导向副等性能的影响。在阀门等机械产品的研发设计阶段，采用本方法可显著加快开发周期，节省研发费用。

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的线的同轴度误差的方法，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三维实体模型；

步骤2，建立处于复合工况下的阀门有限元模型，进行有限元分析计算，得到阀门变形后的有限元模型；

步骤3，从变形后的有限元模型中零件轴线上选取n个节点；

步骤4，从n个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，得每个节点对应的f₁，f₂，f₃…f_n，比较后记最小值为f_min，与之相对应的直线记为l_min，即基准线方程；

步骤7，计算步骤3得到的n个节点到直线l_min的距离，记为f₁,’,f₂’,f₃’…f_n’；

步骤8，比较f₁,’,f₂’,f₃’…f_n’，取最小值为f_min’，将2f_min’作为所求线的同轴度误差。