基于氣動(dòng)掃描測(cè)量的滑閥內(nèi)孔形狀誤差檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、電液伺服閥是一種被廣泛應(yīng)用于航空、航天和航海中航行器伺服控制的高精度控制器件?；y作為電液伺服閥的功率放大級(jí),是其核心元件?；y的加工質(zhì)量直接影響到電液伺服閥的控制精度和使用性能,因此在加工過(guò)程中對(duì)其尺寸和幾何形狀精度都提出了很高的要求。用于徑向偶合的滑閥內(nèi)孔的精加工就是伺服閥生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵工藝之一,通常需要控制滑閥內(nèi)孔的形狀誤差在1μm。由于滑閥內(nèi)孔形狀復(fù)雜,相貫孔多,且容易受到熱處理變形、加工變形等因素的影響,為了保證滑閥內(nèi)孔的形

2、狀精度指標(biāo),目前實(shí)際生產(chǎn)中通常采用測(cè)量——珩磨或研磨——再測(cè)量的方式。然而我國(guó)航天航空技術(shù)的發(fā)展以及實(shí)現(xiàn)型號(hào)產(chǎn)品批生產(chǎn)都對(duì)伺服閥的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率提出了更高的要求,滑閥內(nèi)孔形狀測(cè)量的精度和效率也成為伺服閥生產(chǎn)中的技術(shù)關(guān)鍵之一,因此研究滑閥內(nèi)孔形狀誤差的精密檢測(cè)技術(shù)對(duì)提高我國(guó)伺服閥工藝水平有著重要現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。
　　在深入分析伺服閥滑閥內(nèi)孔的加工工藝和幾何形狀特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了一種基于差動(dòng)壓力式氣動(dòng)測(cè)量和噴嘴擋板氣動(dòng)變換特

3、性的滑閥內(nèi)孔形狀誤差氣動(dòng)掃描測(cè)量方法。建立了滑閥內(nèi)孔形狀誤差的氣動(dòng)掃描測(cè)量模型,根據(jù)氣動(dòng)測(cè)量特性方程進(jìn)行了理論計(jì)算分析,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)測(cè)量總體方案。采用 FLUENT軟件對(duì)滑閥內(nèi)孔氣動(dòng)測(cè)量的計(jì)算流體力學(xué)CFD模型進(jìn)行了仿真分析,著重研究了前置節(jié)流孔和測(cè)量噴嘴的結(jié)構(gòu)尺寸等氣動(dòng)測(cè)量參數(shù)對(duì)于測(cè)量線性范圍及靈敏度的影響。搭建了噴嘴擋板氣動(dòng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行了氣動(dòng)測(cè)量特性實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了CFD仿真分析結(jié)果的正確性,為滑閥內(nèi)孔形狀誤差氣動(dòng)掃描測(cè)量系統(tǒng)的

4、建立提供了理論參考。
　　采用氣動(dòng)掃描測(cè)量的方法獲取滑閥內(nèi)孔表面采樣測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)后,還需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并計(jì)算得到內(nèi)孔的形狀誤差值。根據(jù)形狀誤差的最小條件評(píng)定準(zhǔn)則,分別建立了滑閥內(nèi)孔圓柱度、圓度和軸心線直線度誤差的最小區(qū)域評(píng)定數(shù)學(xué)模型。提出了一種基于自適應(yīng)蟻群優(yōu)化算法的計(jì)算方法對(duì)評(píng)定數(shù)學(xué)模型及其目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解,并通過(guò)計(jì)算實(shí)例和對(duì)比分析驗(yàn)證了該方法的正確性和有效性。此外,分析了形狀誤差評(píng)定不確定度的主要影響因素,提出了一種基于蒙

5、特卡羅方法的內(nèi)孔形狀誤差評(píng)定不確定度的計(jì)算方法,并通過(guò)滑閥內(nèi)孔圓度誤差測(cè)量實(shí)例對(duì)該計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證分析。
　　根據(jù)滑閥內(nèi)孔形狀誤差氣動(dòng)掃描測(cè)量模型和總體方案,設(shè)計(jì)并研制了差動(dòng)壓力式測(cè)量氣路、氣動(dòng)測(cè)量頭及其精密驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑閥夾具及其精密定位調(diào)整機(jī)構(gòu)等機(jī)械裝置,開(kāi)發(fā)了測(cè)控系統(tǒng)硬件電路,編制了系統(tǒng)測(cè)控及形狀誤差評(píng)定計(jì)算軟件,從而建立了一套專(zhuān)用化的滑閥內(nèi)孔形狀誤差在位測(cè)量系統(tǒng),并以XXX-14B型滑閥為被測(cè)對(duì)象對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定及測(cè)量

6、精度實(shí)驗(yàn)研究。為了有效提高系統(tǒng)的測(cè)量精度,在測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理中提出了一種基于模糊集理論的粗大誤差判別方法,根據(jù)隸屬度函數(shù)對(duì)有效測(cè)量數(shù)據(jù)和異常值之間的模糊邊界進(jìn)行分析與界定,尋求粗大誤差的評(píng)定判據(jù)。該判別方法尤其適用于測(cè)量數(shù)據(jù)少或難以尋求統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律的自動(dòng)測(cè)量過(guò)程。
　　最后,為了確知滑閥內(nèi)孔形狀誤差氣動(dòng)掃描測(cè)量系統(tǒng)的精度指標(biāo),根據(jù)系統(tǒng)測(cè)量的封閉鏈特性,采用齊次坐標(biāo)變換方法,建立了氣動(dòng)掃描測(cè)量系統(tǒng)的幾何誤差模型。通過(guò)理論分析結(jié)合測(cè)試實(shí)