基于新一代产品几何技术规范的工作载荷下公差建模

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1、DOI：10.13196/j.cims.2013.07.62.fengq.030第１９卷第７期计算机集成制造系统Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．７２０１３年７月ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓＪｕｌｙ２０１３文章编号：１００６－５９１１（２０１３）０７－１５００－０９基于新一代产品几何技术规范的工作载荷下公差建模冯䶮，洪军，郭俊康，王永（西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西西安７１００４９）摘要：传统的公差模型以刚体假设为前提，无法考虑机械系统在工作载荷下的变形，而实际工作过

2、程中机械系统性能与各零件在工作载荷下的变形关系密切，为解决此问题，基于新一代产品几何技术规范标准中的认证表面思想提出一种修正公差模型，考虑复杂变形对公差分析的影响，更为真实准确地对系统功能末端的空间位置进行精度预测。采用小位移旋量法和齐次坐标变换法建立传统公差模型；根据认证表面的思想提出拟合配合表面的概念，再根据实际变形表面、拟合配合表面与理想设计表面的空间位置关系，提出修正传统公差模型的方法；给出获取修正矩阵的步骤，建立修正公差模型，进行工作载荷下的公差分析，得到封闭环尺寸的分布规律。以某尾座顶尖为工程对象，证明了

3、该方法的可行性。关键词：产品几何技术规范；拟合配合表面；工作载荷；修正矩阵；公差模型中图分类号：ＴＨ１６１＋．７文献标志码：ＡＴｏｌｅｒａｎｃｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｗｏｒｋｉｎｇｌｏａｄｂａｓｅｄｏｎｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓＦＥＮＧＹａｎ，ＨＯＮＧＪｕｎ，ＧＵＯＪｕｎ－ｋａｎｇ，ＷＡＮＧＹｏｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ７１００４９，Ｃｈｉ

4、ｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｔｈｅｒｉｇｉｄｂｏｄｙｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ，ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｏｌｅｒａｎｃｅｍｏｄｅｌｃｏｕｌｄｎｏｔｃｏｎｓｉｄｅｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ＇ｓｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｗｏｒｋｉｎｇｌｏａｄ．Ａｃｔｕａｌｌｙｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｈａｄｃｌｏｓｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｐａｒｔｓ＇ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｗｏｒｋｉｎｇｌｏａｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｄｅａｏｆｃｅｒｔｉｆｉｃ

5、ａｔｅｄｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌｏｆＧｅｏｍｅｔｒｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔＳｐｅｃｉ－ｆｉｃａｔｉｏｎ（ＧＰＳ），ａｍｏｄｉｆｉｅｄｔｏｌｅｒａｎｃｅｍｏｄｅｌｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｍｐｌｅｘｄｅｆｏｒｍａ－ｔｉｏｎｏｎｔｏｌｅｒａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｆｏｒｅｃａｓｔｔｈｅｅｎｄｓｐａｃｅｏｆｓｙｓｔｅｍｆｕｎｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．ＡｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｏｌｅｒａｎｃｅｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｌｔｕｓｉｎｇＳｍａｌｌＤｉｓｐｌａｃ

6、ｅｍｅｎｔＴｏｒｓｏｒ（ＳＤＴ）ａｎｄＨｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎＭａｔｒｉｘ（ＨＴＭ）．Ｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｆｉｔｔｅｄｍａｔｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｐａｒｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｐａｃｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆａｃｔｕａｌｄｅｆｏｒｍｅｄｓｕｒｆａｃｅ，ｆｉｔｔｅｄｍａｔｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅａｎｄｉｄｅａｌｄｅｓｉｇｎｓｕｒｆａｃｅ，ｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｍｅｔｈ

7、ｏｄｆｏｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｏｌｅｒａｎｃｅｍｏｄｅｌｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｃｅｄｕｒｅｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｔｒｉｘｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｗａｓｂｕｉｌｔ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｔｏｌｅｒａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｗｏｒｋｉｎｇｌｏａｄ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｄｉｍｅｎｓｉｏｎｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ａｔａｉｌｓｔｏｃｋｗａｓｔａｋｅｎａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｐ

8、ｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｆｉｔｔｅｄｍａｔｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ；ｗｏｒｋｉｎｇｌｏａｄ；ｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｔｒｉｘ；ｔｏｌｅｒａｎｃｅｍｏｄｅｌ变形很大。因此，需要能够综合考虑尺寸公差、形位１问题的提出公差和工作载荷的公差分析方法，以预测系统末端在发动机、