CN109855587B - 基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法 - Google Patents
基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109855587B CN109855587B CN201811368484.XA CN201811368484A CN109855587B CN 109855587 B CN109855587 B CN 109855587B CN 201811368484 A CN201811368484 A CN 201811368484A CN 109855587 B CN109855587 B CN 109855587B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- profile
- cam part
- dimensional cam
- tolerance
- dimensional
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
本发明属于测量领域，涉及一种基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法，包括：1)建立二维凸轮零件型面的数字化测量模型；2)根据二维凸轮零件型面的数字化测量模型，计算该模型型面实际表面曲线的轮廓度公差；3)实测二维凸轮类零件的实际表面曲线的轮廓度测量结果；4)将实测得到的轮廓度测量结果与轮廓度公差进行比较，若轮廓度测量结果在轮廓度公差范围内，则该二维凸轮类零件产品合格；若轮廓度测量结果超出轮廓度公差范围，则该二维凸轮类零件产品不合格。发明提供了一种可提高凸轮型面的测量效率、测量结论符合凸轮轮廓真实余量以及有利于快速及准确修改加工程序的基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法。
Description
技术领域
本发明属于测量领域，涉及一种数字化测量方法，尤其涉及一种基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法。
背景技术
通用的二维凸轮型面的测量技术，主要有标准件对比测量法以及基于极坐标系的凸轮型面点位测量法这两种方式。其中，标准件对比测量法需要制造对比标准件及专用测量工装，生产成本及周期较长，且精度较低；而基于极坐标系的凸轮型面点位测量法的测量结果为给定极角的极半径偏差，该偏差与凸轮型面余量没有直接关系，且随着凸轮曲率的变化而变化，曲率越大的型面，其极半径偏差越偏离零件余量的实际状态，该偏差结果分布离散，对机加调整的参考意义不大，且测量效率较低。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可提高凸轮型面的测量效率、测量结论符合凸轮轮廓真实余量以及有利于快速及准确修改加工程序的基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法，其特征在于：所述基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法包括以下步骤：
1)利用三维机械设计软件建立二维凸轮零件型面的数字化测量模型；
2)根据步骤1)建立得到的二维凸轮零件型面的数字化测量模型，计算该模型型面实际表面曲线的轮廓度公差；
3)实测二维凸轮类零件的实际表面曲线的轮廓度测量结果；
4)将步骤3)实测得到的轮廓度测量结果与步骤2)中的轮廓度公差进行比较，若轮廓度测量结果在轮廓度公差范围内，则该二维凸轮类零件产品合格；若轮廓度测量结果超出轮廓度公差范围，则该二维凸轮类零件产品不合格。
上述步骤1)的具体实现方式是：
1.3)利用三维机械设计软件，通过导入点的方式生成二维凸轮类零件的型面中心曲线；
1.4)以步骤1.3)生成的二维凸轮类零件的型面中心曲线为基线，以滚子半径为参数，通过扫掠的方式得到型面的实际表面曲线；
1.5)利用步骤1.4)所得到的型面的实际表面曲线及二维凸轮类零件的其他尺寸建立二维凸轮类零件的三维模型。
上述步骤1)的具体实现方式中在步骤1.3)之前还包括：
1.1)按照等圆弧或设计图纸要求的方法对二维凸轮类零件的型面两边终点进行延长，延长度不小于0.5°；
1.2)对延长后的点位按照三次样条或设计图纸要求的方法进行扩充，使每个点间隔不大于0.5°。
上述步骤1.5)中建立三维模型时凸轮实际型面精度设置为不低于0.001。
上述三维机械设计软件是UG或Catia。
上述步骤2)的具体实现方式是：
2.1)取二维凸轮零件型面的数字化测量模型型面上任一点P；
2.2)计算点P的法向矢量角β；
2.3)将P点法相延长至图纸要求的公差带边界，得偏差ΔH＝H×(tanβ)2；所述H是图纸要求的公差带宽；所述公差带是垂直于过P点的径向且宽度为±H/2范围；
2.4)计算二维凸轮零件型面的数字化测量模型型面上所有点对应的ΔH；
2.5)取所有偏差ΔH中的最大值ΔHmax作为数字化测量的公差修正，所述公差修正是轮廓度公差，所述轮廓度公差H’＝H-Δhmax。
本发明的优点是：
本发明提供了一种基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法，该方法通过建立高精度凸轮数学模型、合理转换极半径测量公差带为轮廓度公差带、并通过脱机编制测量程序+联机检测的方式，使用数字化技术，利用三坐标测量机对凸轮型面点进行矢量方向偏差测量，从而使测量结论符合凸轮轮廓真实余量，提高凸轮型面的测量效率、降低机加调整周期，达到降低生产成本的目的。在研究二维凸轮类零件型面的建模及基于轮廓度的数字化测量方法过程中，形成了一套比较完整的基于轮廓度的数字化测量方法，该方法可以推广应用到其它二维曲面的测量中。在生产中，该方法不需要专用测量工装，降低了生产成本。产品二次测量时可用固化过的自动测量程序进行自动测量，提高了生产效率。运用基于轮廓度的数字化测量还可以清晰的看出每个位置具体偏离中值的大小，有利于加工人员快速、准确修改加工程序。
附图说明
图1是本发明的公差转换计算示意图。
具体实施方式
本发明是通过建立高精度凸轮数学模型、合理转换极半径测量公差带为轮廓度公差带、并通过脱机编制测量程序+联机检测的方式，使用数字化技术，利用三坐标测量机对凸轮型面点进行矢量方向偏差测量，从而使测量结论符合凸轮轮廓真实余量，提高凸轮型面的测量效率、降低机加调整周期，达到降低生产成本的目的。
下面将结合实施例对本发明所提供的技术方案进行详细说明：
本发明所提供的基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法包括以下步骤：
1)建立二维凸轮零件型面的数字化测量模型；例如，可利用三维机械设计软件如：UG、Catia等，建立二维凸轮数字化测量模型。凸轮型面设计图纸要求一般为滚子中心点位，但测量过程中测量的是实际的凸轮型面表面，所以这里需要将测量模型的型面按实际表面建模。同时，设计图纸要求的检验点位较少，不能满足测量模型的要求，需要对检验点位进行处理，以提高测量模型的精度，具体建模方法如下：
i.按照等圆弧或设计图纸要求的方法对凸轮型面两边终点进行延长(不小于0.5°)；
ii.对延长后的点位按照三次样条或设计图纸要求的方法进行扩充，使每个点间隔不大于0.5°；(若设计图纸已经给出扩充点位(每个点间隔不大于0.5°)，i、ii的内容可不进行)。
iii.根据扩充点位利用三维机械设计软件如：UG、Catia等，通过导入点的方式生成凸轮型面中心曲线。
iv.以生成的凸轮型面中心曲线为基线，以滚子半径为参数，通过扫掠的方式得到型面的实际表面曲线。
v.利用实际曲线及凸轮其它尺寸建立三维模型，其它尺寸应与工序工艺规程一致。建立三维模型时凸轮实际型面精度设置为0.001或更高。
2)测量公差的转换：
2.1测量公差转换的计算方法：设计图要求的凸轮型面点位公差为极半径径向公差，即在相应极角方向的极半径公差。模型数字化测量时，采用的是单点法向偏差，即矢量偏差，符合轮廓度定义。为保证测量准确性和测量精度，需要对测量公差进行换算由径向公差调整为轮廓度公差。
i.假设图纸要求的公差带宽为H，取某型面上的某点P，则公差带为垂直于过P点的径向且宽度为±H/2范围。
ii.利用连续三点，计算出中间点P的法向矢量角β。
iii.将P点法相延长至i中公差带边界，由三角关系易计算得：偏差ΔH＝H×(tanβ)2
Iv.计算出所有点对应的ΔH。(计算两端的端点法相时，需利用延长后的点。)
v.三坐标数字化测量时仅取一个值作为公差，所以取所有偏差ΔH中的最大值ΔHmax(缩严量)作为数字化测量的公差修正，即：
轮廓度公差H’＝H-Δhmax
2.2)测量公差转换的应用：公差转换时计算复杂，通过数学运算进行工作量太大。由于ΔH直接与β角相关，实际生产中可用以下方法进行：通过模型判断β角最大的区域，取该区域有代表性的3～5个点；用代表性的点在建模软件中用作图法进行，求出β角最大值；按公式计算轮廓度公差H’；对于少数突变很大的凸轮，β角较大(如：大于30度)，计算得ΔHmax较大，从而导致轮廓度公差H’较小，增加了生产加工难度，不利于批量生产。此时，可以采用将凸轮型面分段测量的方法，按β角将型面分为几部分并分别给出H’，以降低生产加工难度。
3)数字化测量模式
采用脱机编程+联机测量的操作模式，提高测量效率。
i.脱机编程：在零件数字化模型建立后，将数字化模型按设备要求转化为相应格式导入测量设备，并立即投入到脱机编程工作，通过合理设定“起始点”、“方向点”、“终止点”位置以及测量点的密度，在零件加工出之前，做好脱机测量程序的编制以及路径和安全检测工作。可有效节约后期检测周期。
ii.联机测量：使用三坐标测量机导入脱机程序，执行自动测量程序，输出曲线轮廓度测量结果，并附带超差点位图谱及分布。
iii.机加程序微调：根据轮廓度测量结果，对不符合公差的点位进行机加程序微调进给量后复检。
iv.对所有经过联机测试的数字化测量程序进行固化，保证测量程序和测量结果的不可更改性，提高后续测量效率和测量的安全性、准确性。
经步骤3)后，可实测二维凸轮类零件的实际表面曲线的轮廓度测量结果。
4)将步骤3)实测得到的轮廓度测量结果与步骤2)中的轮廓度公差进行比较，若轮廓度测量结果在轮廓度公差范围内，则该二维凸轮类零件产品合格；若轮廓度测量结果超出轮廓度公差范围，则该二维凸轮类零件产品不合格。
以图1所示凸轮测量为例，该凸进行了与工序工艺规程一致的建模，并在UG中用作图的方法计算出偏差ΔH为0.002，该凸轮要求公差H为±0.02，所以轮廓度测量公差H’为±0.019。实际测量验证时设置的合格公差为±0.019。该零件最终测量结果与用三坐标进行点位测量的结果一致，最大误差0.003，符合要求。该测量方法经过3种凸轮的测量验证，与直接用基于极坐标系的凸轮型面点位测量的结果进行对比，测量结果一致。
Claims (5)
1.一种基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法，其特征在于：所述基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法包括以下步骤：
1)利用三维机械设计软件建立二维凸轮零件型面的数字化测量模型；
2)根据步骤1)建立得到的二维凸轮零件型面的数字化测量模型，计算该模型型面实际表面曲线的轮廓度公差，具体实现方式是：
2.1)取二维凸轮零件型面的数字化测量模型型面上任一点P；
2.2)计算点P的法向矢量角β；
2.3)将P点法相延长至图纸要求的公差带边界，得偏差ΔH＝H×(tanβ)2；所述H是图纸要求的公差带宽；所述公差带是垂直于过P点的径向且宽度为±H/2范围；
2.4)计算二维凸轮零件型面的数字化测量模型型面上所有点对应的ΔH；
2.5)取所有偏差ΔH中的最大值ΔHmax作为数字化测量的公差修正，所述轮廓度公差H’＝H-ΔHmax；
3)实测二维凸轮类零件的实际表面曲线的轮廓度测量结果；
4)将步骤3)实测得到的轮廓度测量结果与步骤2)中的轮廓度公差进行比较，若轮廓度测量结果在轮廓度公差范围内，则该二维凸轮类零件产品合格；若轮廓度测量结果超出轮廓度公差范围，则该二维凸轮类零件产品不合格。
2.根据权利要求1所述的基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法，其特征在于：所述步骤1)的具体实现方式是：
1.3)利用三维机械设计软件，通过导入点的方式生成二维凸轮类零件的型面中心曲线；
1.4)以步骤1.3)生成的二维凸轮类零件的型面中心曲线为基线，以滚子半径为参数，通过扫掠的方式得到型面的实际表面曲线；
1.5)利用步骤1.4)所得到的型面的实际表面曲线及二维凸轮类零件的其他尺寸建立二维凸轮类零件的三维模型。
3.根据权利要求2所述的基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法，其特征在于：所述步骤1)的具体实现方式中在步骤1.3)之前还包括：
1.1)按照等圆弧或设计图纸要求的方法对二维凸轮类零件的型面两边终点进行延长，延长度不小于0.5°；
1.2)对延长后的点位按照三次样条或设计图纸要求的方法进行扩充，使每个点间隔不大于0.5°。
4.根据权利要求3所述的基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法，其特征在于：所述步骤1.5)中建立三维模型时凸轮实际型面精度设置为不低于0.001。
5.根据权利要求4所述的基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法，其特征在于：所述三维机械设计软件是UG或Catia。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811368484.XA CN109855587B (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811368484.XA CN109855587B (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109855587A CN109855587A (zh) | 2019-06-07 |
| CN109855587B true CN109855587B (zh) | 2020-09-22 |
Family
ID=66890030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811368484.XA Active CN109855587B (zh) | 2018-11-16 | 2018-11-16 | 基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109855587B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110715627B (zh) * | 2019-11-14 | 2021-10-29 | 昌河飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种面向直升机动部件的三坐标测量方法 |
| CN111536923B (zh) * | 2020-04-30 | 2022-04-01 | 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 | 轮廓度检验方法和装置 |
| CN112528426A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-19 | 中国航发西安动力控制科技有限公司 | 基于坐标点位转换建立三维凸轮实体化模型的方法 |
| CN112526925B (zh) * | 2020-11-16 | 2022-12-16 | 中国航发西安动力控制科技有限公司 | 基于三维凸轮型面实体化模型偏差补偿的型面精加工方法 |
| CN112525133B (zh) * | 2020-11-16 | 2022-08-02 | 中国航发西安动力控制科技有限公司 | 法向公差向极半径公差的转换方法 |
| CN114413805B (zh) * | 2021-10-29 | 2024-03-26 | 中国航发西安动力控制科技有限公司 | 基于三维矢量与二维矢量转换的三维凸轮数字化测量方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2148007B (en) * | 1983-10-01 | 1988-02-10 | Rolls Royce Motor Cars | Profile checking apparatus |
| CN102519407B (zh) * | 2011-12-05 | 2013-08-14 | 西北工业大学 | 一种建立叶片三维公差模型的方法 |
| CN102944204A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-02-27 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 利用二维测量机检测截面轮廓度的方法 |
| CN104280000B (zh) * | 2013-07-04 | 2017-04-26 | 陕西柴油机重工有限公司 | 凸轮型线的在线检测方法 |
| CN103591912B (zh) * | 2013-11-11 | 2016-03-16 | 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 | 一种环形零件异型特征位置度的测量方法 |
| CN106482698A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-03-08 | 中船动力有限公司 | 柴油机凸轮轴轮廓度的测量方法 |
-
2018
- 2018-11-16 CN CN201811368484.XA patent/CN109855587B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109855587A (zh) | 2019-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109855587B (zh) | 基于轮廓度的二维凸轮类零件型面数字化测量方法 | |
| CN103777570B (zh) | 基于nurbs曲面的加工误差快速检测补偿方法 | |
| CN112525133B (zh) | 法向公差向极半径公差的转换方法 | |
| Hou et al. | Geometric modelling of thin-walled blade based on compensation method of machining error and design intent | |
| US9817393B2 (en) | Adaptive machining of components | |
| CN110069041B (zh) | 一种基于在机测量的工件加工方法及系统 | |
| CN108073138B (zh) | 适用于高速高精加工的椭圆弧平滑压缩插补算法 | |
| CN103093065A (zh) | 一种航空发动机叶片叶尖缺失部位三维模型重建方法 | |
| CN102082319A (zh) | 一种天线罩成型模具型面修正方法 | |
| CN108544181B (zh) | 一种整体叶盘损伤叶片的修复方法 | |
| JP2520202B2 (ja) | 測定値評価方法 | |
| CN109828535A (zh) | 一种基于四阶龙格-库塔算法的nurbs曲线插补方法 | |
| CN110252937A (zh) | 一种适用于锻造工艺的锥齿轮齿面点对点修形方法 | |
| CN111069973B (zh) | 一种复杂外形铸件快速找正的方法及装置 | |
| Han et al. | An irredundant G01 tool path generation method for five-axis machining considering tool tip and orientation errors | |
| Shi et al. | Processing errors in an on-machine measurement method based on the adaptive triangular mesh | |
| Guo et al. | Construction of digital twin for clamped near-net-shape blade in adaptive manufacturing | |
| Bey et al. | Finishing of freeform surfaces with an optimized Z-Constant machining strategy | |
| Werner | of article:„Korekcja odchyłek obróbkowych profili 2D opisanych krzywymi NURBS”(“Correction of machining deviations of | |
| Lee et al. | Improvement of product accuracy in freeform surface machining | |
| Guo et al. | A New Optimal Method of Tool Path Generation for Slow Tool Servo Turning of Complex Surface | |
| Makem et al. | A virtual inspection technique for assessing the dimensional accuracy of forged compressor blades using FE modeling and CMM inspection | |
| CN114472588B (zh) | 一种新型弯管加工过程碰撞干涉检测方法 | |
| CN110385601B (zh) | 一种汽车覆盖件模具研配型面的球形铣刀刀轨的生成方法 | |
| Shan et al. | A novel spiral machining approach for blades modeled with four patches |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |