楼主辛苦了! |
还以为是用软件进行误差分析,一看呢,是一篇论文。 |
楼主这篇可以当科技论文发表了……除了字数少点以外 |
2.3 装配误差分析 通过前面建立的装配尺寸链可知(见图2),装配精度要求为30.7±0.05 mm,组成环包括牙体上端面到孔中心线的尺寸为22.5±0.03mm,及牙片咬纸面A到牙片底面C的尺寸为8.2±0.03mm。 由于该实例中牙片原图样仅标注了尺寸公差,并未标注形位公差,在改进该零件公差计算装配误差时,需要初步设定形位公差值,然后通过改变公差值,经多次计算,最终得出合适的零件公差。定义咬纸面A为基准面,初步设定牙片底面C相对基准面A的平行度为0.03mm,牙片侧面B相对基准面A的垂直度为0.03mm。以初步设定的平行度和垂直度为例,使用TolAnalyst计算图2所示的装配精度。 2.3.1 TolAnalyst公差分析计算的方法 在TolAnalyst公差分析之前,首先使用DimXpert对牙片和牙体标注基本尺寸和公差(尺寸公差和形位公差),基本尺寸在零件建模过程中已经定义,DimXpert标注时基本尺寸自动生成并且不能改变,因此只需要定义公差。ToIAnalyst公差分析方法和步骤如下。 1)确定尺寸的公差类型、公差单位以及基准面。 2)将牙片、牙体和牙箍等零件装配成咬纸牙装配体,并添加一个ToIAnalyst算例。 3)选取牙片咬纸面和牙体咬纸牙轴孔中心线为两个DimXpert特征来定义测量,此时自动生成两个特征之间的基本尺寸为30.7mm。 4)按实际装配顺序,依次选择基体零件牙箍、非基体零件牙体和牙片,在列举框中表示完整。 5)确定装配过程中非基体零件(牙体和牙片)相对基体零件(牙箍)的装配基准和约束关系。以牙箍孔为第一基准,定义牙体孔与牙箍孔同轴,牙箍外侧面为第二基准,定义牙体内侧面与牙箍外侧面重合;然后用相同方法定义牙片装配约束关系。 6)最后选择方位公差选项并选择公差精度为0.0001mm,得此时的装配精度为30.7±0.0648mm。 按照初步设定的尺寸公差和形位公差,无法满足装配精度要求30.7±0.05mm,因此需要通过改变形位公差和尺寸公差,来找到影响装配精度的公差,最终确定合适的公差值。 2.3.2 形位公差对装配精度的影响 根据初步添加的形位公差值,计算得到装配误差为30.7±0.0648mm,为了进一步分析形位公差对装配精度的影响,保持零件尺寸公差不变,多次改变形位公差中的平行度或垂直度,重新按照ToIAnalyst公差分析方法计算,得到多组不同的装配精度值,形位公差对装配精度的影响如表1所示。 表1 形位公差对装配精度的影响 由分析结果可知,在该案例中,牙片形位公差对装配精度的影响不可忽略,在牙片图样设计中必须同时考虑尺寸公差和形位公差,设定合理的公差值;在零件公差设计中必须考虑形位公差的影响;另外,形位公差中垂直度对装配精度没有影响,只有平行度影响着装配精度。根据不同形位公差对装配精度的影响和零件的加工经济性,设计牙片底面C相对基准面A的平行度为0.03mm,不限定牙片垂直度。 通过对表1分析,即使零件形位公差处于完全理想状态下(第1组),也无法达到装配精度要求30.7±0.05mm,因此必须通过分析计算减小牙片和牙体的尺寸公差。 2.3.3 尺寸公差对装配精度的影响 定义牙片形位公差中的平行度为0.03mm不变,多次改变牙片和牙体的尺寸公差值,重新按照ToIAnalyst公差分析方法计算,得到多组不同的装配精度值,尺寸公差对装配精度的影响如表2所示。 表2 尺寸公差对装配精度的影响 由分析结果可知,两个组成环尺寸对装配精度的影响是相同的,考虑到零件加工的经济性和组成环尺寸的大小,设计牙片咬纸面到底面的尺寸为8.2±0.02mm,同时确定牙片底面C相对基准面A的平行度为0.03mm,牙体上端面到孔中心线的尺寸为22.5±0.025mm,最终的装配精度为30.7±0.0498mm,满足装配精度要求。 3 结语 通过SolidWorks辅助公差设计,对咬纸机构实例进行分析,建立并解算包含尺寸公差和形位公差的装配尺寸链,对零件公差做出如下改进:牙片咬纸面到牙片底面的尺寸为8.2±0.02mm,牙片底面C相对基准面A的平行度为0.03mm,牙体上端面到孔中心线的尺寸为22.5±0.025mm。 改进了原零件图样中只标注尺寸公差,并未考虑形位公差的设计弊端,通过零件公差改进解决了该印刷机咬纸机构中咬纸牙咬纸面点接触或线接触的问题,为实际生产中咬纸机构的装配提供了帮助。 |
2.2 装配尺寸链的建立和计算 2.2.1 滚筒咬纸机构装配尺寸链的建立 1)咬纸牙如图2所示,确定需要间接保证装配精度的尺寸为30.7±0.05mm,即尺寸链的封闭环A0。 2)确定组成环:即牙片咬纸面A到牙片底面C的尺寸为8.2±0.03 mm,如图2中A1,以及牙体上端面(与底面C相接触的面)到孔中心线的尺寸为22.5±0.03mm,如图2中A2。 3)判断增环和减环:两个组成环都是增环。 2.2.2 滚筒咬纸机构装配尺寸链的计算 建立咬纸机构的装配尺寸链之后,采用极值法解算尺寸链基本公式进行计算。 封闭环的基本尺寸A0为: 图2 咬纸牙 A.咬纸面B.咬纸牙侧面C.咬纸牙底面 式中:Ai为增环;Aj为减环;ESo为封闭环上偏差; EIo为封闭环下偏差;ESAi为增环上偏差;EIAi为增环下偏差;ESAj为减环上偏差;EIAj为减环下偏差;m为增环数量;n为组成环数量;Ti为第i个组成环的公差;To为封闭环的公差。 根据式(1)~式(4)把封闭环的公差分配给组成环,计算出组成环的基本尺寸和公差,然后按照计算结果来加工牙片,并认为此牙片与牙体、牙箍装配后可以达到要求的装配精度,这就是传统的装配尺寸链计算。 按照此实例中的图样设计,在不考虑形位公差的情况下,计算出的装配结果满足装配精度设计的要求,但在实际装配之后多组咬纸面出现点接触或线接触。为了提高装配精度和生产效率,滚筒上的每一组牙都能够实现完全互换装配,但在多组咬纸牙出现点接触或线接触的情况下是无法达到的。究其原因是在零件最初设计中忽略了形位公差的影响,这一设计的缺陷使得忽略形位公差的公差计算值与实际值存在偏差,此时即使尺寸链按照极值法计算已经留有公差余地,但是咬纸牙的精度仍然不够,因此仅仅考虑尺寸公差的装配链计算得到的是一个估计值,与实际值存在差距,必须考虑形位公差对咬纸牙装配精度的影响,确定具体的尺寸公差和形位公差值。 SolidWorks中零件作为Component特征出现,依赖零件间的装配约束关系和各组成环所引用的几何元素生成装配尺寸链。参与装配尺寸链计算的并不是组成环A1,而是包含形位公差a1,的作用尺寸A1',A1'并不是A1和a1简单的加减组合关系,而是通过装配约束关系、组成环尺寸以及所引用的几何元素,生成尺寸链设计函数,进而计算得到的,这也正是ToIAnalyst公差分析工具实现的功能。 |
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