学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

面向复杂环形结构产品的装备偏差建模方法研究

作　者: 罗捷
导　师: 金隼
学　校: 上海交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 环形结构产品装配偏差建模定位量化表征形位误差评定
分类号: TH165.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 35次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

复杂环形结构产品的应用相当广泛,具有回转对称、几何形状耦合、整体尺寸较大、局部结构复杂的特点。由于产品的普遍特性以及对功能的特殊要求,环形零件的质量评价方式不同于一般的薄板零件或者其他形状的零件,圆度、平行度、支板的角向分布均匀度等形位误差是质量评价必须控制的对象。形位误差的考虑导致环形零件的质量评价体系中测点与功能尺寸的数量十分惊人,测量效率低下。同时由于传统的偏差分析算法较少考虑形位误差的因素,现阶段还缺乏一个针对环形零件的可行的偏差分析体系,在实际的生产过程中,缺乏对环形零件质量评价的理论模型,导致难以实现生产前对批次产品质量的预测以及故障的诊断。针对复杂环形结构产品这一特殊对象所带来的偏差分析的诸多问题,本文首先对环形零件定位稳定性以及定位的自由度限制程度进行了推导,为环形零件定位优化提供了理论支持;然后基于优化的定位方式提出了一种极坐标系下针对复杂环形结构产品偏差分析的确定性定位偏差分析算法,统一了环形零件的坐标系与定位方式的表征方式;最后将该模型的装配偏差计算结果与零件的形位误差联系起来,建立了针对环形零件的关键形位误差求解模型并将提出的理论模型并在某大型复杂薄壁铸件上进行实践应用。本文的主要研究工作如下:1)提出了针对复杂环形结构产品的生产组装过程的定位方式量化表征方法,为定位方式的优化选择提供了理论依据。基于确定性定位夹具偏差模型,推导了定位方式稳定性参数表达式。将机器人学中自由度限制度引入定位方式分析中,推导出定位雅可比矩阵病态指数表达式。通过这两个定位方式量化表征参数,对环形零件定位方式优化选取进行了实例分析。2)根据复杂环形结构产品的功能特点,建立了针对于复杂环形结构产品的基于极坐标系下的确定性定位偏差分析模型以极坐标系作为工具,改进传统的确定性定位偏差分析模型,避免了在线性偏差与角向偏差转换过程中,由于坐标系与定位方式之间的耦合关系以及坐标变换的数学计算所带来的偏差。简化了模型的输入操作,提高了偏差分析的计算效率。3)提出了新的形位误差表达方法建立了基于极坐标系下的圆度计算模型与面角向偏差计算模型,该模型可根据极坐标系下复杂环形结构产品偏差分析模型计算出来的测点径向与角向偏差,直接对复杂环形结构产品的圆度、平行度、支板角度均匀度等形位误差进行评价,将偏差分析模型与形位误差评价联系起来。4)大型薄壁环形铸件上进行了偏差分析实例应用对某大型薄壁环形铸件蜡模组装过程进行了全过程的偏差分析,对蜡模定位方式进行优化,设计与优化了蜡模的测点与功能尺寸;求解关键测点的径向偏差与角向偏差,对大型薄壁环形铸件蜡模组装过程的法兰圆度与支板角度均匀度进行评定。分析结果表明,本文模型能够很好的进行偏差区域预测以及快速故障诊断,使得工程上环形件的质量评价效率得到了提高。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-23
  1.1 研究背景与意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-22
    1.2.1 装配尺寸偏差分析模型国内外研究现状  13-18
    1.2.2 形位公差评价国内外研究现状  18-20
    1.2.3 定位表征与评价国内外研究现状  20-21
    1.2.4 需要解决的问题  21-22
  1.3 论文研究思路与研究内容  22-23
第二章环形零件产品定位方案优化  23-34
  2.1 引言  23-24
  2.2 定位方式量化表征  24-31
    2.2.1 定位稳定性分析  24-29
    2.2.2 定位空间自由度限制程度分析  29-31
  2.3 环形零件定位方式优化选择  31-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章极坐标系下复杂环形零件装配偏差建模  34-49
  3.1 引言  34-35
  3.2 二维极坐标系下确定性定位偏差分析模型的建立  35-44
    3.2.1 极坐标系下的矢量表示  35-36
    3.2.2 二维极坐标系下偏差分析算法模型建立与求解  36-39
    3.2.3 误差分析  39-40
    3.2.4 实例验证  40-44
  3.3 三维柱坐标系下确定性定位偏差分析算法模型的建立  44-48
    3.3.1 柱坐标系与极坐标系关系  44
    3.3.2 三维柱坐标系下偏差分析模型建立与求解  44-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章复杂环形零件关键形位误差评定分析  49-70
  4.1 引言  49-50
  4.2 定位偏差对环形零件关键形位误差的影响分析  50-55
    4.2.1 径向偏差对环形零件圆度的影响分析  50-54
    4.2.2 角向偏差对环形零件平行度的影响分析  54-55
  4.3 环形零件圆度误差评定  55-60
    4.3.1 极坐标系下圆度误差评定算法  55-59
    4.3.2 实例验证  59-60
  4.4 环形零件平行度误差评定  60-68
    4.4.1 平行度分析运动学模型分析  61-63
    4.4.2 环形零件平行度误差评定模型  63-66
    4.4.3 实例验证  66-68
  4.5 本章小结  68-70
第五章环形铸件蜡模组装过程偏差分析实例  70-84
  5.1 引言  70
  5.2 大型薄壁环形铸件特点分析  70-71
  5.3 大型薄壁环形铸件测点与功能尺寸布置  71-74
    5.3.1 测点与功能尺寸  71-72
    5.3.2 大型薄壁铸件测点与功能尺寸的设计与优化  72-74
  5.4 大型薄壁环形铸件蜡模定位方式的优化选取  74-77
  5.5 大型薄壁环形铸件蜡模形位公差评定  77-80
    5.5.1 大型薄壁环形铸件蜡模圆度评定  77-80
    5.5.2 大型薄壁环形铸件蜡模支板角度分布均匀度评定  80
  5.6 大型薄壁环形铸件蜡模组装偏差传递规律探究  80-82
  5.7 本章小结  82-84
第六章总结与展望  84-88
  6.1 主要工作及结论  85-86
  6.2 创新点  86-87
  6.3 不足之处与研究展望  87-88
参考文献  88-93
致谢  93-94
攻读学位期间发表的学术论文  94

面向复杂环形结构产品的装备偏差建模方法研究

内容摘要

全文目录

相似论文