:高精密機械零件的加工成本極高,為了避免由于設計錯誤造成的加工失敗。本文提出一種用于機械零件加工模擬的計算仿真技術(shù)。通過圖像處理的方式,準確模擬加工后零件的尺寸特征,在仿真過程中,采用邊緣擬合配合誤差補償?shù)姆椒?運用最小二乘法完成復雜元器件的擬合過程,為了保證精度的要求,運用擬合誤差補償技術(shù),最大程度的完成機械零件高精度加工模擬。計算機仿真實驗證明,本文方法下的零件擬合,能夠滿足精度要求,取得了令人滿意的結(jié)果。

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隨著科學技術(shù)和生產(chǎn)自動化的不斷發(fā)展,相關(guān)學者開始重視對先進制造技術(shù)的研究。精密加工技術(shù)是當前機械制造企業(yè)生產(chǎn)零件所采用的重要手段之一。機械制造企業(yè)采用精密加工技術(shù)能夠更新產(chǎn)品的質(zhì)量、提高產(chǎn)量,進而增強企業(yè)的競爭能力。精密加工技術(shù)的目標是實現(xiàn)零件加工的高精度以及零件表面質(zhì)量的最優(yōu)化。當前的機械零件具有復雜性和多樣性,其從最初的單一模型逐漸發(fā)展為多模型,零件上的孔由原來的單一孔類型向多類型孔發(fā)展,這些變化會導致零件對相應的零件加工技術(shù)和精度的要求越來越高。企業(yè)生產(chǎn)某種類型的機器設備時,通常采用流水線生產(chǎn)方式完成對機器產(chǎn)品的加工和組裝。

一個機器設備由大量的零件組成,不同的零件會由不同的生產(chǎn)企業(yè)進行加工,再進行組裝形成最終的機器產(chǎn)品。各個零件的質(zhì)量以及各零件之間的吻合匹配精度決定了最終合成的機器產(chǎn)品的性能高低。零件的形狀以及曲面精度,影響相應產(chǎn)品的質(zhì)量、運行效率、安全性、使用周期等因素;零件的形位公差決定著零件之間的匹配精度。因此對各零件質(zhì)量進行及時有效檢測,可確保組合產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著計算機仿真技術(shù)的不斷發(fā)展,采用計算機仿真技術(shù)模擬機械零件的加工過程,能夠大大降低企業(yè)的加工成本,提高零件加工精度和效率。

1 高精密零件生產(chǎn)中的圖像擬合

采用計算機模擬零件的加工過程,需要先采集零件的特征數(shù)據(jù)。本文通過圖像處理技術(shù)定位零件的坐標,進而獲取零件的邊緣數(shù)據(jù);基于零件的邊緣數(shù)據(jù),采用相應的方法能夠獲取目標參數(shù)。本文對圓形零件的計算機模擬過程進行分析,通過最小二乘法擬合該圓,可以及時有效的獲取各圓孔的孔徑以及圓心坐標。詳細的過程為:

依據(jù)科學實驗的統(tǒng)計方法原理,需要從從一組實驗數(shù)據(jù)(xi,yi )(i=1,2,…,p)中提取自變量x與因變量y 之間的函數(shù)關(guān)系y=G(x)。由于觀測的數(shù)據(jù)通常具有隨機性,因此要求y=G(x)不必通過全部點(xi,yi ),但是要求在給定點xi 上的誤差ζi=G(x)-yi ( i=1,2,…,p)需要依據(jù)相應的規(guī)范實現(xiàn)最小化。最小二乘法的原理為:如果存在一組數(shù)據(jù)(xi,yi )(i=1,2,…,p),則需要在函數(shù)空間μ=span{μ0,μ1,…,μq}中搜索出一個函數(shù)y=Z*(x),使誤差平方和為:

式中:

上文獲取的零件邊緣數(shù)據(jù)可作為圓孔的邊緣離散測量點集(xi,yi )(i=1,2,…,p),假設理想圓的圓心是W0 ( x0,y0),半徑是r,則采用式(3)可得測量點到圓的代數(shù)距離:

為了便于求解,對上式進行再次變換可得:

其中,(x,y)∈{(xi,yi ),|i=1,2,…,p}。式(4)可簡化成:

其中,

因此可得:

函數(shù)G(x)可描述點W(x,y)到二次曲線G(x)=0 的代數(shù)距離,對零件邊界點進行曲線擬合,能夠獲取零件的圓心坐標和半徑。

2 擬合誤差補償技術(shù)

通過運算獲取零件的相關(guān)擬合數(shù)據(jù)后,應對這些擬合數(shù)據(jù)進行位置誤差補償。零件的角度誤差以及徑向誤差影響著零件的位置誤差。各圓孔的位置誤差具有一定的關(guān)聯(lián)性,分析單個零件的相關(guān)參量是否小于該零件的容差,可以判斷該零件的質(zhì)量是否合格。因此在一定的容差范圍內(nèi),可實現(xiàn)對圓孔零件的徑向誤差補償和角度誤差補償,獲取最佳分析位置,進而得到最優(yōu)的數(shù)據(jù)。