形状公差计算机辅助系统及应用

　　机械零件的几何要素的形状和位置精度不仅影响该零件的互换性,而且也影响整个机械产品的质量。零件的形状和位置误差,对机械产品的工作精度、联接强度、密封性、耐磨性、运动平稳性以及寿命和噪声等均有很大的影响。由于完工零件的实际几何参数对理想几何参数不可避免的会存在误差,测量的意义就在于准确地评定完工零件的实际几何参数。随着计算机的快速发展和微型计算机在企业车间中的使用,将计算机用于测量数据的处理,以提高测量结果的正确率和测量数据的处理速度,将对企业提高生产率和保证产品的质量具有重要的现实意义。

　　1 系统的总体设计

　　在零件的加工过程中,由于工艺系统本身的制造、调整误差和受力变形、热变形、振动、磨损等,使加工后零件的实际几何体和理想的几何体之间存在差异,这种差异表现在零件的几何形体和线、面的相互位置上,则为形状误差和位置误差[1]。国家标准规定了6种形状公差和8种位置公差。并对形状公差中的直线度、平面度和圆度给出了相应的误差检测和评定标准。标准规定了在检测时以最小区域法作为各种测量数据评定方法的仲裁标准。在对系统进行设计时,考虑到各方面用户的要求,我们采用了在测量数据评定时常采用的几种方法,即近似方法和最小条件法,编制了相应的程序。

　　1.1 国家标准对形状公差的规定

　　形状公差是指实际单一要素的形状所允许的变动量,其公差带是指用来限制被测实际要素变动的区域,共有6项,即直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度及面轮廓度。

　　1.2 形状公差的评定方法

　　(1)最小包容区域法

　　GB1958-80规定了误差的检测方法,规定了理想要素的位置应符合最小条件,/最小条件0就是理想要素位于零件实体之外与实际要素接触,并使被测要素对理想要素的最大变动量为最小,如图1,h1、h2、h3是对应于理想要素出于不同位置得到的最大变动量,且h1<h2<h3,,,若h1为最小值,则理想要素在A-B处符合最小条件。符合最小条件的区域即最小包容区域,按最小包容区域评定形状误差的方法,就是最小区域法。

　　(2)近似方法

　　国家标准还规定了在实际测量时,只要能满足零件的功能要求,允许采用近似的方法。在本系统中,直线度误差的数据处理采用了两种近似的方法,即两端点连线法(用被测要素首末两端点连线的方向作为理想直线的方向,如图2)和最小二乘法(其基本思想是根据各测点相对于起始点的累积值,找到一条直线,使曲线上各点到该直线上的距离的平方和为最小)。平面度数据处理时分预处理与终处理两种方法,预处理主要是针对其布线方式进行处理,而其终处理又分为对角线法和最小二乘法[2]。圆度误差处理[3]的近似方法为最大内接圆法、最小外接圆法与最小二乘法。因按近似方法评定的误差值通常大于最小区域法评定的误差值,因而也可保证质量。