[发明专利]待装配部件在装配界面处的表面几何差异的校正装置和校正方法

说明书

一种用于校正待装配部件在装配界面处的表面几何差异的装置，包括：采集装置（10），其通过测量待装配的两个部件相向的装配表面的几何参数进行采集；模拟装置（20），其适用于模拟两个部件的装配，并且从界面的各测量抽样点的数据确定源于装配表面之间的几何差异（35）的空隙的厚度；和添加式制造装置（40），其从模拟装置（20）接收代表由装配表面之间的几何差异（35）造成的空隙的厚度的数据，并且适用于使材料沉积于两个部件中的至少一个部件的装配表面上，从而至少部分填充由装配表面之间的几何差异造成的空隙。

技术领域

本发明涉及用于生产机械结构的零部件装配领域，具体涉及一种用于对待装配部件在装配界面处的表面几何差异进行校正的装置和方法。

背景技术

制造部件方法的缺陷导致所生产的部件的几何外廓的形状和尺寸产生离差，因此使其标称表面的几何参数（即预期的理论上的表面几何参数）与制造后获得的实际表面的几何参数的之间产生差异。

通常通过多个部件之间的机械连接和装配操作将这些部件装配在一起，以实现复杂的机械结构，其中的装配操作一般在一个或多个装配设备上进行。

由于部件的标称表面的几何参数与实际表面的几何参数之间存在差异，在对零部件进行装配之前，这些装配设备需要使用装置对用于待装配部件的几何形状进行调整和修改，如插入垫片、用胶料填充或再加工。

两个部件之间的“完全”（即无自由度）的机械连接的实现需要这两个部件的装配的两个相对的表面以尽可能理想的方式互相支承，即，使这些表面的界面处的间隙最小化和使因装配而使部件产生的变形所导致的应力最小化。以上是假设这两个表面在其界面处完全几何互补。“界面”是指部件接合的区域，对应于待装配部件的相应接触面。

根据第一已知方法，界面处的差异通过一个部件或两个部件的局部变形来消除，该局部变形源于实现机械连接时所施加的力。该变形可以尤其对刚性较小的部件带来影响，并且伴随着部件的机械应力状态的改变。

为了不产生影响，尤其不影响部件和机械结构的机械强度，必须限制对应力状态的改变。另外，如果部件为刚性部件，则不总是能保证部件的变形以确保装配部件之间的密切接触。

根据另一种方法，一种可聚合填充胶沉积于两个部件之间的界面处，并且在预装配部件时，该可聚合填充胶流入部件之间接触不良好的区域，因此填充了在没有填充胶时会形成的空隙。

然而，使用这种填充胶是受到限制的，并且根据需要在连接处施加的力的大小和所使用的组装工具，不能一直确保这种填充胶的使用。而且，具有适当结构特性的胶料密度较高，并会导致装配结构的重量增加，因其不可控而成为难题。

因此，希望控制部件界面处的表面几何参数以确保变形的水平可以被接受，从而改变应力状态的变化的水平也可以被接收。

当设计机械结构时，通过装配规范定义该可接受的变形水平，并且其可通过对待装配部件的界面处的表面的最大允许几何差异进行特定限制来表达。

为了限制待装配的两个部件的表面之间的界面的这些差异，在已知的方法中，测量第一部件的实际表面几何参数和标称表面几何参数之间的差异，从而确定待制造的第二部件的标称表面的几何参数或校正已经制造的第二部件的标称表面的几何参数。这使得第一部件的标称表面几何参数和实际表面几何参数之间的差异由第二部件的标称表面的几何参数来补偿。因此确定第二部件的标称表面的几何参数，使其与第一部件的实际表面的几何参数互补。

实际表面和标称表面的几何参数之间的差异一般通过测量第一部件的表面来确定，例如使用三维测量机器。而且，制造第二部件或校正其标称表面的几何参数通常通过切削材料，即通过加工来实现。

如果部件较薄（例如金属片），则部件制造或其标称表面的几何参数校正等操作相对较难实现，因为切削材料可显著降低部件的机械强度。另外，如果部件的厚度小于在部件中传输力所需的最小厚度，则校正操作无法在不影响部件完整性的情况下进行。