缺口圆圆度误差和直线度误差的在位测量及监测技术开发

论文摘要

在机械产品中,尤其是在有较高精度的机械产品中,零件的形位误差是衡量其加工精度的重要指标,也是影响产品整体质量与性能的重要因素。圆度和直线度是表示零件形状的主要几何要素之一,在机械精度中有着非常重要的地位和作用。对于这两种形状误差测量技术的研究已经取得了一定进展,但仍然存在很多不足,远远不能达到要求。如圆度误差的研究仅仅局限于完整圆截面,而实践中常会遇到一些截面轮廓为非完整圆周的工件,对于这部分截面圆度误差的研究却少之又少。本文以解决非完整圆圆度误差的评定和直线度误差的在位测量为主要研究目标,在对完整圆的圆度误差理论和两点法直线度误差分离技术进行深入研究的基础上,建立了最小二乘法非完整圆圆度误差评定的数学模型,设计了基于Lab Windows/CVI的直线度误差远程监测虚拟量仪,实现了直线度和圆度误差的在位测量,达到提高工件加工精度的目的。本文研究工作的主要内容有：首先,研究了满圆圆度误差理论,在原有模型递推公式的基础上,建立了最小二乘法缺口圆圆度误差评定的数学模型,通过计算机仿真分析和测量实验,验证了模型的正确性。将对置两测头法圆度误差分离原理应用于缺口圆圆度误差的测量,仿真实验验证该法是完全可行的,虽然不能完全消除回转误差造成的影响,但是在测量缺口圆圆度误差时,两测头法获得的圆度误差值要明显优于单测头法。推导了两点法直线度误差分离的公式,通过仿真分析和实验证明初始误差的累积并不会影响分离后的直线度误差,此误差分离方法是正确的,可用于直线度误差的评定。论文最后设计了一种基于Lab Windows/CVI平台的直线度误差远程监测虚拟量仪,能够实现远程测量数据的传输、测量过程的控制以及直线度误差评定等多项功能,并且进行了实际测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 圆度误差检测与评定的现状
• 1.3 直线度误差检测与评定的现状
• 1.4 误差分离技术的概况
• 1.4.1 误差分离技术的基本思想
• 1.4.2 误差分离技术的发展
• 1.5 课题的主要工作
• 1.5.1 理论工作部分
• 1.5.2 实验工作部分
• 第2章 缺口圆圆度误差的数学模型
• 2.1 圆度误差概述
• 2.2 最小二乘法评定缺口圆圆度误差的原理及仿真
• 2.2.1 评定缺口圆圆度误差的数学模型
• 2.2.2 缺口圆圆度误差数学模型的仿真分析
• 2.3 对置两测头法缺口圆圆度误差分离原理及仿真分析
• 2.3.1 对置两测头法数学模型的建立
• 2.3.2 对置两测头法数学模型的仿真分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 直线度误差分离典型方法的研究
• 3.1 直线度误差分离概述
• 3.2 最小二乘法评定直线度误差的数学模型
• 3.3 时域两点法直线度误差分离原理及仿真分析
• 3.3.1 两点法直线度误差分离的数学模型
• 3.3.2 两点法直线度误差分离原理的仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 虚拟量仪的网络化
• 4.1 引言
• 4.2 网络化虚拟量仪系统
• 4.3 DataSocket技术
• 4.4 LabWindows/CVI及其主要协议
• 4.5 远程监测技术方案及虚拟量仪的设计
• 4.5.1 技术方案
• 4.5.2 直线度误差远程监测虚拟量仪的设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 误差测量实验
• 5.1 Micro-M150精密平台直线度误差测量实验
• 5.1.1 实验方法
• 5.1.2 实验过程
• 5.1.3 实验数据及处理
• 5.1.4 实验结果分析
• 5.2 缺口圆圆度误差测量实验
• 5.2.1 实验方法
• 5.2.2 实验过程
• 5.2.3 实验数据及其处理
• 5.2.4 实验结果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文