[发明专利]一种含有几何误差的装配配合面接触状态计算方法

说明书

本发明公开了一种含有几何误差的装配配合面接触状态计算方法，该方法将配合面A与配合面B中实测点坐标置于同一三维直角坐标系下；通过固定配合面A，求出两配合面发生初次接触时的最近距离d并将配合面B沿着装配方向平移d实现初次接触；通过切片求解法确定发生第二次接触的旋转信息，将配合面B旋转实现第二次接触；以第二次接触为基础，通过切片法得出第三次接触的旋转信息，然后将配合面B旋转实现第三次接触，并将第三次接触点点集整体作为一条记录存储到结果集中；以上次接触所产生的所有接触位置中任意两个接触点为基础，根据切片法旋转得到新接触点集记录后，将非冗余记录存储；重复此步骤，直至无新的接触点产生，算法停止。

技术领域

本发明属于机械装配技术领域，具体涉及一种含有几何误差的装配配合面接触状态计算方法。

背景技术

目前在精密部件实际装配过程中，由于装配部件的理想尺寸与实际尺寸不一致导致装配误差的产生，并且装配体实际尺寸需要在装配过程中或者装配完成后测量得到。正是由于测量实际装配体尺寸为后验逻辑，如装配部件的制造误差较大，不符合装配体尺寸标准，则会导致装配时间浪费，进而对装配过程产生巨大影响。

针对解决模拟装配过程中尺寸误差传递问题，当前许多研究人员基于刚体假设，希望通过改进碰撞检测算法来适应当前问题背景，但是碰撞检测算法适用于判断移动物体之间是否发生碰撞的问题，以及防止碰撞产生进行规避的问题。针对本课题研究背景，传统碰撞检测算法不适用的原因在于：首先，碰撞检测算法更侧重于被测物体整体是否发生入侵，而本课题更侧重于配合面的检测；其次，碰撞检测算法采用的包围盒技术需要完整的装配体表面构型为基础，通过构造包围盒近似代替装配体构型，不仅算法耗时与包围盒精确程度有关，而且对于精度只能达到较低水平，而本课题实验对象往往宏观表面较为平整，微观上仍不规则，并且对于精度要求高；再有碰撞检测注重是否发生入侵，而本课题不仅要求在刚体假设下进行，而且需要在碰撞的基础上寻求配合面处几何平衡状态，进而为计算装配体整体尺寸奠定基础。

发明内容

本发明的目的是为了解决在进行精密部件实际装配之前，利用配合面表面实测点的点集，构建出配合面表面构型，仿真模拟出配合面表面装配过程，从而计算出含有几何误差的装配配合面接触状态，避免出现因装配部件理想尺寸与实际尺寸差距较大导致的装配故障以及装配时间浪费，为此提出一种含有几何误差的装配配合面接触状态计算方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种含有几何误差的装配配合面接触状态计算方法，包括以下步骤：

步骤1：将配合面A与配合面B中实测点坐标置于同一三维直角坐标系下，使得装配路径与三维直角坐标系的Z轴平行；通过求解最小平移距离的算法，求出配合面A与配合面B发生初次接触时所需的装配方向上的位移量d，即最近距离d；

步骤2：通过固定配合面A，将配合面B沿着装配方向平移最近距离d实现装配过程中的初次接触，并且更新配合面B实测点的坐标；通过搜索接触点坐标算法求出初次接触时的接触点坐标，并存储到初次接触坐标点点集；

步骤3：通过切片求解法确定发生第二次接触的旋转基点、旋转轴以及旋转角度；根据第二次接触的旋转信息，将配合面B根据旋转信息旋转实现第二次接触，并且将此时配合面B中实测点坐标更新；最后将接触点坐标存储到第二次接触坐标点点集；

步骤4：以第二次接触所产生的接触点集中任意两个接触点组成的旋转轴为基础，通过切片法得出第三次接触的最小旋转角度；根据第三次接触的旋转信息，将配合面B根据旋转信息旋转实现第三次接触，并且将此时配合面B中实测点坐标更新；将接触点坐标存储到第三次接触坐标点点集；最后将第三次接触坐标点点集整体作为一条记录存储到结果集中；

步骤5：以上次接触所产生的所有接触位置中任意两个接触点之间的连线为旋转轴，根据切片法得出的旋转信息，旋转得到新接触点集记录后，将非冗余记录存储到结果集中；重复此步骤，直至无新的接触点产生，算法停止。