基于偏差有向图和D-H方法的产品装配精度预测技术

装配精度预测对于产品装配精度保证具有重要意义。综合产品偏差源和偏差统一模型表达,提出偏差的旋量映射方法;在零件配合、双配合偏差传递分析的基础上,给出装配偏差有向图(Directed deviation graph,DDG)模型,并提出产品装配偏差有向图的构建流程。基于DDG模型,进一步研究用于装配精度累积的最小偏差路及其Dijkstra求解算法。在最小偏差路基础上,针对一维线性方向的装配精度预测,给出刚性零件装配偏差统计量的求解方法;针对多维空间方向的装配精度预测,提出借鉴并联机器人末端位姿计算的D-H(Denavit-hartenberg,D-H)方法,进行刚性零件装配偏差统计量的求解流程。基于装配偏差统计量,进一步给出产品装配精度评价指标,以及产品装配精度预测方法。以某产品的装配为例,介绍装配偏差统计量的求解及其装配精度预测过程。     

基于网格曲面形状修改的柔性件装配偏差分析

柔性件装配偏差有限元分析方法中的敏感度矩阵来源于产品的理论数学模型,而理论数学模型与实际模型之间存在一定的外形差异,会产生很大的分析误差。针对该问题,提出了一种装配偏差分析的改进方法,即根据产品理论外形和误差源数据,运用网格曲面变形方法获取逼近零件实际形状的数学模型,代替理论数学模型进行装配偏差分析。开展了金属薄板的装配回弹试验以及飞机壁板件的装配偏差分析计算,使用仿真、试验及测量等手段获取了各类偏差分析结果,并进行比较。数据表明,装配偏差分析误差可减小到5%以内。     

基于数论网格法(NT-net)的二维多工位装配成功率计算方法与实例

提出一种基于数论网格法(NT-net)的二维多工位装配成功率计算方法。首先分析了数论网格法的偏差,描述了数论网格法产生glp集的原理。然后应用数论网格法对夹具定位偏差进行采样,将其代入二维多工位装配尺寸偏差传递状态空间模型中,计算得到二维多工位装配输出偏差。将计算结果和零件上测点允许偏差进行比较,统计出合格样本数,再将其除以总样本数,计算得到二维多工位装配成功率。最后,以车身地板装配为实例,在构建了车身地板二维三工位装配偏差传递模型基础上,求解其偏差传递矩阵,再运用数论网格法计算其装配成功率,并采用蒙特卡洛模拟法进行了验证和分析,结果表明了该方法的有效性。这为产品二维多工位装配成功率的预测提供了一种新的途径。     

考虑形状偏差的公差多面体建模与分析

采用理想表面模型或未考虑形状偏差进行公差建模与分析往往导致零件装配产生干涉风险或装配精度得不到保证。针对该问题，首先基于半空间和多面体的定义将零件特征几何偏差以向量的形式表示，根据尺寸公差带约束构建了零件层的公差多面体不等式组。其次，以理想表面构建装配层公差多面体不等式组，通过使用装配优化函数对装配接触面参数进行调整，将形状偏差纳入公差模型中，从而构建了基于非理想表面的公差多面体不等式组。最后，以铣刀座装配体进行了实例研究，建立了该装配体的各偏差传递路径的公差多面体凸包，并使用闵可夫斯基和依次求解，然后进行交集运算得出目标环偏差值；手工调整公差值并重新计算，直至分析出的目标环偏差值满足初始精度设计需求。     

飞机机身壁板件装配偏差分析建模

飞机机身主要由多块壁板件构成,其装配质量直接影响飞机整体性能。装配偏差模型是保证装配质量的理论工具,但对壁板件装配偏差建模的研究还不够完善。针对某型飞机壁板件串并联装配的工艺特点,考虑零件制造偏差和夹具定位偏差,利用确定性分析法分析零件刚性定位偏差,结合影响系数法及超元刚度理论进行柔性偏差分析,建立单工位下飞机壁板件串并联装配偏差模型,并分别进行偏差模型计算和装配变形仿真,通过两者结果对比验证了本偏差模型的有效性。     

基于偏差流分析法（SOVA）的二维多工位装配顺序规划的研究

针对目前产品装配顺序通常从装配时间和装配成本角度来考虑而难以保证装配质量的情形,应用偏差流分析法,以提高装配质量为目标,提出一种新的二维多工位装配顺序优化方法。以多工位装配过程为研究对象,分析影响装配质量的偏差源,建立偏差及其传递的数学模型,应用装配稳健度概念来评价装配工艺流程方案的优劣。以汽车侧围的4个零件装配为例,运用装配稳健度分析、比较了三种不同的装配顺序,得到了较优的装配方案。实例分析和仿真表明,应用装配稳健度可以分析选择装配顺序方案,为优化设计多工位装配工艺流程提供了新的途径。     

精密装配的基准信息链模型和3D偏差计算

研究了精密零件装配的基准信息链模型与基于该模型的3D偏差累积计算方法。以微硬盘装配为实例,分析了装配过程中的多约束关系,采用基准信息链模型建立了装配空间结构和尺寸偏差关系的数字化表达,给出了齐次变换矩阵和误差矩阵关系式,实现了关键特征的3D偏差累积计算。实例表明,该计算方法可有效应用于数字产品开发的设计决策过程。     

X射线聚焦望远镜镜片黏接装配的数值模拟和分析

对采用圆锥嵌套Wolter-I型结构的X射线聚焦望远镜在装配过程中产生的面形偏差进行了模拟和分析。首先,利用ANSYS有限元软件建立二维模型。然后,以实际装配步骤和夹具为加载和边界条件,通过分析不同半径镜片的装配过程,得到了面形偏差与三根压条的载荷关系曲线,由此优选出了不同半径镜片对应的最佳装配载荷。分析显示:除对应的最大面形偏差外,优选出的装配载荷均可控制在0.1μm以内,满足装配精度要求,而且对应装配载荷下玻璃镜片的最大Mises应力也均小于玻璃的强度极限,不会在装配过程中失效。此外,建立了三维分析模型并与二维简化模型分析结果进行了比较。结果显示:计算偏差主要集中在镜片的前、后两端约5mm范围内,最大偏差为2.3μm;镜片中段两种模型的计算偏差小于0.03μm,表明提出的二维简化模型可以用于玻璃镜片装配的快速面形偏差分析和载荷确定。文中对镜片装配过程的分析可为提高装配精度提供理论依据。     

基于数论网格法的三维单工序装配成功率计算方法

提出了一种基于数论网格法的三维单工序装配成功率计算方法。首先,基于三维单工序装配偏差模型,考虑销-孔/槽副任意布局下夹具定位偏差对装配偏差的影响,建立销-孔/槽副任意布局的三维单工序装配偏差模型。然后,阐述了数论网格采样的基本原理,运用数论网格法对零件偏差采样,基于所建立的销-孔/槽副任意布局下的三维单工序装配偏差模型,建立三维单工序装配成功率模型。最后,针对三维薄板零件装配实例,采用所建立的装配成功率模型计算其装配成功率,并采用3DCS对所建立的装配成功率模型进行仿真验证,仿真结果与理论模型计算结果相比,装配成功率相对误差为0.21%,表明了该方法的有效性。     

飞机壁板件装配偏差的刚柔混合建模方法与应用

飞机壁板组件的装配质量影响飞机气动外形准确度,其装配变形规律复杂,传统的尺寸链方法主要考虑刚性装配偏差,精度不高。文中提出一种刚柔混合的装配偏差建模方法,采用确定性定位方法计算偏差源错综复杂的刚性偏差,及有限元模拟计算蒙皮因法向刚性小而产生的柔性变形,合理预测壁板外形轮廓度,并对超差尺寸进行基于敏感度分析的容差优化,最终实现对外形偏差的控制。在某国产飞机壁板试验件的装配偏差分析中得到验证。