发动机缸体加工定位误差分析-论文.pdf

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1、发动机缸体加工定位误差分析毛护国(华中科技大学，湖北武汉430074)摘要：针对发动机缸体加工中普遍采用的一面两销定位方式进行误差分析，通过通用的误差映射模型计算缸体定位误差，以期提高缸体生产效率和加工精度。关键词：缸体；加工；定位；一面两销；误差分析0引言龇，+△)=F(，，)+(a／a)+(a／)△8+(aF／r)△与f(xl+△X}，e}+醐，r

2、'+△n=缸体作为发动机的核心部件之一，其加工精度直接影响着(Xz，，)+(OfAOX)~xX+(OfAO~,)幽+(afl／n,)△。发动机的工作效率

3、和性能。目前大部分汽车发动机缸体生产．尽管在定位夹紧的过程中有各种各样的误差存在，但由于工件中普遍采用一面两销定位方式进行an-c，而针对一面两销定位与定位元件始终保持接触，所以有：方式的误差分析大部分都只考虑一面两销定位产生的误差或(+△X，+龇，+△)一(X‘+z：xX‘，+只单独考虑缸体底面与支承面的接触误差，本文通过引入误差△，~-Arl)(1)映射模型对缸体加工中一面两销的定位方式进行误差估计，全,若只考虑第i个定位元件位置误差，则式(1)可以表示为：面地考虑了一面两销定位中各定位元件产生的误

4、差对最终缸(I33i一嚣Rr～)(△X+△巩)+△一AXt(2)体位姿的影响，在实际加工中对提高缸体生产效率和加工精度式(2)中，△一R△，表示第个接,-fRArz,i触点在工件具有很好的实践意义。以及第i个定位元件表面上的滑动误差在全局坐标系{G)中的1误差映射模型建立描述，。∈R。为单位矩阵，运算符号～的含义为：～一一r1J如图1所示，建立1个固定在工件上的坐标系{)作为参O一l∈S(3)。通常情况下，考坐标系。{G)和{L}分别是全局坐标系和固定在第i个定位r0J元件上的局部坐标系。．△非常小，可

5、以忽略不计，然而在某些特殊情况下，比如定位元件的布置不合理时，必须考虑夹具夹紧过程中滑动误差的影响，实际加工过程中定位元件的布置通常经过合理规划，以便能将定位过程中的滑动误差影响降低到最小程度，在这里，我定位们假定滑动误差的影响很小，可以忽略，所以式(2)可以表元件示为：(L×3；一～)(△X+AOw)：△式中，圪=嚣Rr∈R，是全局坐标系{G)中描述的工件上第i个接触点的位置矢量。圈1夹具坐标系示意图假定对于每个定位元件来说，只在法矢量方向上(拖的工件和第i个定位元件之间的接触点可用下式等价表示：方向

6、与坐标系{L}的Z轴方向一致)存在位置误差△，即F(X，，)一X+rAXI,一△·，则由优个定位元件组成的定位系统可表示为：(X，，n)一+fRrlG△X=N△r式中，X∈R。和∈R(∈和∈R。)分别描述式中，GL一[I3x⋯3~''I3X3～]～；△X一(+龇工件在全局坐标系{G)中的位置和姿态(姿态∈R。，单位为弧度，其方向可通过右手法则进行判定)；∈R。(∈R)RN~diag(n1，Tl2⋯)ER；At=(△，△⋯△)∈是第i个接触点在工件坐标系{W)(第i个定位元件坐标系R。{L})中的位置；∈

7、S(3)(fR∈S(3))是工件坐标系{W}(第i于是有ⅣrGAX=Ar，令W一NG，则有：个定位元件坐标系{L})相对全局坐标系的姿态矩阵。△X—W_Ar(3)显然，E(，，)一(x『，，)。式中，为定位矩阵。然而，各定位元件有各方面的误差，因此会导致其位置产2一面两销定位误差计算生误差，从而进一步引起接触点偏离其名义上的位置。假定∈R。(龇ER)和△∈分别是工件的位置X∈2．1相关坐标系的建立R。(姿态∈R。，单位为弧度，其方向可通过右手法则进行缸体加工中一般以精加工底面为支承面，底面上加工2个判定

8、)及第i个接触点，-∈R的位置偏差，(X+，销孔以形成一面两销定位方式(图2)，底面支承面上取3个支+△，+△)是工件上的实际接触点，则对等式两边分别撑点限制(z，a，3个自由度，圆柱销1限制、Y2个自由度，进行泰勒展开，忽略两阶以上的高次项有：F(．+△x，+削边销2限制’，1个自由度，从而实现完全定位。机电信息2014年第6期总第396期121图2一面两销定位示意图1一圆柱销孔2一削边销孔3一底面支撑点2．1．1工件坐标系的建立图5^、1"6坐标系以四缸发动机缸体为例，选取缸体顶面中心点，即缸体顶面

9、第1、4个缸中心线中点为原点，建立工件坐标系{W)，如图3所示。图6r5坐标系表1WL值OO130—12O0++00121O1100阔3工件坐标系示意图001—19O100××踮0n×1000——412．9782202．1．2定位元件坐标系的建立；?3个底面支撑点的坐标系选取与缸体底面接触的3个点010412．9780∞0∞rl、r2、为定位元件的坐标原点，坐标系姿态与工作坐标系相1OOO一412．978——220同，如图4所示。显然定位矩