基于V型块法的大型轴类零件圆柱度在位测量的研究

摘要

圆柱度误差是评价轴类零件表面形状误差的重要指标,直接影响配合表面的性质以及回转表面的定位精度,从而影响所生产、加工的零件的质量及零件的互换性。因此,机械行业对轴类零件的圆柱度误差提出了很高的要求。
　　大型轴类零件在航运、造纸、电力、石油等行业应用中所占比例越来越重,对其精度的要求也越来越高。由于大型轴类零件本身的特点,离线测量在实际加工环境和条件下无法实施,所以现有的圆柱度测量仪无法满足其测量要求。因此,采用合理的方法,设计出实用可行、低成本、高精度的大型轴类零件圆柱度的在位测量装置,对于我国机械制造行业的发展具有重大意义。
　　本课题围绕大型轴类零件圆柱度在位测量方法和在位测量装置的设计(包括硬件部分和软件部分)展开研究。一方面,从理论上分析现有的圆柱度在位测量方法,指出V型块法在位测量圆柱度的特点及优越性;另一方面,根据 V型块法测量原理设计了圆柱度在位测量装置,实现准确、自动的测量大型轴类零件的圆柱度误差。主要工作围绕以下几点展开:
　　1)比较分析多传感器误差分离法与V型块法
　　目前得到实际应用的轴类零件圆柱度在位测量方法只有多传感器误差分离法和V型块法,通过分析这两种方法的原理及特点,指出 V型块法测量大型轴类零件圆柱度误差的优越性。
　　2)V型块法在位测量装置的硬件部分的设计
　　进一步分析了V型块法的测量原理,针对波兰凯尔采科技大学设计的V型块法测量装置所存在的不足,在结构上进行改进,设计了新的 V型块法圆柱度在位测量机构。所设计的测量机构在操作上更加灵活,结构上更加简单,可以与加工机床相结合进行在位测量,也可以独立进行后续的测量。
　　3)V型块法在位测量装置的软件部分设计
　　在LabVIEW2011开发平台上完成软件部分的设计,通过采集卡将测量装置所包含的信号在计算机上进行处理。软件部分实现信号的采集、分析处理,得出被测轴类零件的最小二乘圆柱度误差。
　　4)误差分析与不确定度评定
　　对 V型块法测量圆柱度过程中产生的误差进行分析,对主要误差分别进行分离及补偿。根据测量不确定度评定指南,对所测得的圆柱度进行不确定度评定。

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表清单

1绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究的主要内容

1.5本章小结

2 轴类零件圆柱度的在位测量方法

2.1 三点法圆柱度误差技术

2.2 V型块法测量圆柱度误差原理

2.3比较分析三点法误差分离与V型块法

2.4本章小结

3 基于V型块法的圆柱度测量装置的研究

3.1 V型块法测量装置总体设计思路

3.2 V型块法测量装置结构及工作原理

3.3 本章小结

4 基于V型块法的圆柱度测量装置的软件设计

4.1 系统软件的整体设计

4.2数据的处理模块

4.3 本章小结

5误差分析与不确定度评定

5.1实验结果分析

5.2 误差来源分析

5.3 不确定度评定

5.4 本章小结

6展望与总结

6.1 本文的总结

6.2 工作展望

参考文献

作者简历