机械零件精度加工中的计算机仿真模拟探究

机械零件精度加工中的计算机仿真模拟
探究
摘要：在机械制造企业不断发展的过程中，各行各业对机械零件加工的精度
要求越来越高。

且机械零件加工的成本相对较高，如果出现错误可能会导致加工
失败，继而加大加工成本。

应用计算机仿真模拟可以减小机械零件加工的误差，
提升加工精度，因此需要通过图像拟合、拟合误差补偿等手段进行机械零件精度
加工的计算机仿真模拟。

关键词：零件加工；精度控制；计算机仿真
1.机械零件概述
机械零件又被称之为机械元件，是构成机械设备的基本元件【1】。

常见的机
械零件有连接零部件、传递运动和能量的零部件、进行支承的零部件以及弹簧等。

在进行机械零件设计与研究时需要灵活应用有限元法、可靠性设计、断裂力学以
及计算机辅助设计等技术手段。

2.计算机仿真概述
计算机仿真属于计算机应用技术，指的是利用计算机对系统的行为、结构等
各个方面进行模仿。

计算机仿真属于定量分析方法和描述性技术，主要是通过构
建某种过程描述这一过程，再利用计算机仿真试验刻画这一过程的特征以及指标，从而为相关人员提供分析结果。

3.机械零件精度加工中的图像拟合
在进行机械零件加工时，技术人员可以利用计算机仿真技术模拟零件加工过
程并采集零件加工过程的数据与特征。

首先，技术人员需要利用零件处理技术对
零件进行准确定位，获取零件的边缘数据信息以及参数数据。

同时，技术人员需
要利用计算机仿真技术模拟圆形结构零件的加工过程，利用最小二乘法进行圆形
结构零件的拟合，从而获取准确的参数信息【2】。

其次，技术人员需要综合分析实验原理，明确其中的变量。

即技术人员需要从一组数据当中获取自变量以及对应变量，并根据变量关系构建函数。

从实际情况来看，观测数据具有较强的随机性，所以在计算过程中不需要使所有的点都经过变量区间，但是需要实现定点x
1误差的最小化。

在应用最小二乘法时，技术人员需要从一组数据当中找出变量关
系并构建函数，再计算其误差平方和。

从Z（x）=β
q U
o
(x)+β
y
U
1
(x)+…β
q
U
q
（x）
这一公式当中可以看出，技术人员可以将零件的边缘数据值当作零件圆孔边缘的
测量点集，即（x
1，y
1
)(i=1，2，3…q)。

同时，技术人员可以通过假设的手段获
取计算结果。

例如，技术人员可以将零件的圆心假设为W
0(X
,Y
)，将零件的半径
假设为r，从而得到零件的圆心坐标以及半径数值。

4.机械零件精度加工中的拟合误差补偿技术
在计算机仿真模拟过程中，技术人员可以通过计算获取拟合参数，并根据拟
合参数的具体数值进行误差补偿。

在机械零件加工过程中可能会出现直径误差以
及角度误差等情况，这不仅会影响到零件加工精度，也会影响到零件的应用。

且
机械零件在不同圆孔位置中产生的误差有一定的联系，技术人员可以通过减少每
一位置的误差减少零件的误差，并判断零件是否符合质量要求。

所以，从某种角
度看，进行计算机仿真模拟可以在一定范围内弥补零件的补偿误差以及径向误差，也可以获取最准确的零件参数。

在对零件进行角度误差补偿、明确零件的最佳位
置后，如果零件中间孔的位置在容差范围当中但是超过了理论值，就需要利用相
应的空间对零件当中的孔进行径向补偿，从而将中间孔位置的最大误差控制在最小。

第一，技术人员应根据实际情况找寻最大位置度的孔，并获取其角向方向。

即技术人员在明确最大位置度的孔后需要对其偏差方向进行判断，之后通过计算
的方法明确孔的补偿长度。

例如，技术人员可以将最大补偿值与9的商当作零件
的原始步长。

同时，技术人员需要计算出中间孔直径的实际值与理论值的差，再
将这个差与2的商当作零件的最大补偿值。

第二，技术人员需要将标准模板向最大位置度孔的角向方向移动一定的步长，并计算出标准模板移动之后的位置度【3】。

在明确标准模板移动之后的位置度后，技术人员需要分析移动前后标准模板的最大位置度误差，并判断移动之后最大位
置度误差的绝对值是否存在变大或变小等情况。

如果移动之后，标准模板的最大
位置度误差的绝对值变小了就需要重新寻找最大位置度的孔。

如果最大位置度误
差的绝对值没有变小就需要将再次移动标准模板，但需要将移动步长缩小为之前
的一半。

第三，如果移动步长或最大位置度误差的变化比实际目标精度小就说明径向
补偿已经完成。

5.计算机仿真实验结果
在计算机仿真模拟过程中，技术人员对零件精度加工的各项参数进行了计算，也利用计算机仿真模拟当中的图像拟合方式进行了圆形零件的拟合。

从计算过程
来看，利用计算机仿真模拟可以增强计算结果与图像拟合结果的准确性，展现出
了计算机仿真模拟在机械零件精度加工中的适用性。

在进行计算机仿真模拟时，
技术人员需要利用测量工具对机械零件进行全面测量，且需要对机械零件进行多
次重复测量，之后再分析测量结果的偏差，判断多次测量结果中是否存在明显偏
差【4】。

其次，技术人员需要利用计算机仿真技术进行模拟测量。

在这一过程中，技术人员也需要进行多次测量（测量结果如表1所示），并通过测量数据对零件
进行多方位的位置度观察（观察结果如表2所示）。

表1：零件计算机仿真模拟测量结果
表2：零件旋转后的位置度
在利用计算机仿真技术对机械零件进行仿真模拟时，模拟效果会受到设备多样性等因素的影响，所以仿真模拟数据也会出现一些误差。

同时，利用计算机仿真技术测量机械零件也会受到外界因素的影响，最终的测量结果也会出现误差。

从表1来看，在实验过程中，机械零件的孔径误差在0.005mm这一范围内，且相关偏差也在标准范围内，所以计算机仿真模拟的误差是合理的。

从表2来看，机械零件在不同孔位置中的波动情况也在标准范围内，所以计算机仿真模拟结果符合相关要求。

为此，机械零件加工企业应提高对计算机仿真模拟的重视程度，深入研究计算机仿真模拟在机械零件精度加工中的作用，并利用计算机仿真技术模拟零件的规格，提升零件加工精度。

结语：
对机械零件精度加工进行计算机仿真模拟可以通过图像处理等方式模拟零件的加工尺寸，也可以利用拟合误差补偿方法补偿加工误差，从而增强加工精度。

参考文献：
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