基于氣動掃描測量的滑閥內孔形狀誤差檢測技術研究.pdf

1、電液伺服閥是一種被廣泛應用于航空、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,是其核心元件?；y的加工質量直接影響到電液伺服閥的控制精度和使用性能,因此在加工過程中對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孔的精加工就是伺服閥生產過程中的關鍵工藝之一,通常需要控制滑閥內孔的形狀誤差在1μm。由于滑閥內孔形狀復雜,相貫孔多,且容易受到熱處理變形、加工變形等因素的影響,為了保證滑閥內孔的形

2、狀精度指標,目前實際生產中通常采用測量——珩磨或研磨——再測量的方式。然而我國航天航空技術的發(fā)展以及實現(xiàn)型號產品批生產都對伺服閥的加工質量和生產效率提出了更高的要求,滑閥內孔形狀測量的精度和效率也成為伺服閥生產中的技術關鍵之一,因此研究滑閥內孔形狀誤差的精密檢測技術對提高我國伺服閥工藝水平有著重要現(xiàn)實意義和應用前景。
　　在深入分析伺服閥滑閥內孔的加工工藝和幾何形狀特點的基礎上,提出了一種基于差動壓力式氣動測量和噴嘴擋板氣動變換特

3、性的滑閥內孔形狀誤差氣動掃描測量方法。建立了滑閥內孔形狀誤差的氣動掃描測量模型,根據(jù)氣動測量特性方程進行了理論計算分析,設計了系統(tǒng)測量總體方案。采用 FLUENT軟件對滑閥內孔氣動測量的計算流體力學CFD模型進行了仿真分析,著重研究了前置節(jié)流孔和測量噴嘴的結構尺寸等氣動測量參數(shù)對于測量線性范圍及靈敏度的影響。搭建了噴嘴擋板氣動測量實驗裝置,進行了氣動測量特性實驗研究,驗證了CFD仿真分析結果的正確性,為滑閥內孔形狀誤差氣動掃描測量系統(tǒng)的

4、建立提供了理論參考。
　　采用氣動掃描測量的方法獲取滑閥內孔表面采樣測量點的坐標數(shù)據(jù)后,還需要進行數(shù)據(jù)處理并計算得到內孔的形狀誤差值。根據(jù)形狀誤差的最小條件評定準則,分別建立了滑閥內孔圓柱度、圓度和軸心線直線度誤差的最小區(qū)域評定數(shù)學模型。提出了一種基于自適應蟻群優(yōu)化算法的計算方法對評定數(shù)學模型及其目標函數(shù)進行求解,并通過計算實例和對比分析驗證了該方法的正確性和有效性。此外,分析了形狀誤差評定不確定度的主要影響因素,提出了一種基于蒙

5、特卡羅方法的內孔形狀誤差評定不確定度的計算方法,并通過滑閥內孔圓度誤差測量實例對該計算方法進行了驗證分析。
　　根據(jù)滑閥內孔形狀誤差氣動掃描測量模型和總體方案,設計并研制了差動壓力式測量氣路、氣動測量頭及其精密驅動機構、滑閥夾具及其精密定位調整機構等機械裝置,開發(fā)了測控系統(tǒng)硬件電路,編制了系統(tǒng)測控及形狀誤差評定計算軟件,從而建立了一套專用化的滑閥內孔形狀誤差在位測量系統(tǒng),并以XXX-14B型滑閥為被測對象對測量系統(tǒng)進行了標定及測量

6、精度實驗研究。為了有效提高系統(tǒng)的測量精度,在測量數(shù)據(jù)預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)對有效測量數(shù)據(jù)和異常值之間的模糊邊界進行分析與界定,尋求粗大誤差的評定判據(jù)。該判別方法尤其適用于測量數(shù)據(jù)少或難以尋求統(tǒng)計分布規(guī)律的自動測量過程。
　　最后,為了確知滑閥內孔形狀誤差氣動掃描測量系統(tǒng)的精度指標,根據(jù)系統(tǒng)測量的封閉鏈特性,采用齊次坐標變換方法,建立了氣動掃描測量系統(tǒng)的幾何誤差模型。通過理論分析結合測試實