关于虚公差问题的研究

提出虚公差概念,指出虚公差的意义。在虚公差概念的基础上提出解算带补偿件的尺寸链的概率法,解释了国际GB5847－86为什么对有补偿件的尺寸链不推荐“概率法”的原因。从理论上证明了虚公差概念,对于带补偿件的尺寸链能用概率法来计算,从而为计算机辅助设计装配尺寸链提供了理论依据,同时大大简化了计算机辅助设计装配尺寸链。     

修配法尺寸链的分析及其新解法

分析了修配环在修配前后两条装配尺寸链的情况,建立由修配量参与的工艺尺寸链,利用虚公差,提出了求修配环尺寸的一种新方法。     

三维装配尺寸链的自动生成

提出了一种基于CAD模型的三维装配尺寸链自动生成方法。该方法从定义装配性能特征入手,首先对CAD装配模型进行深层次的解析及预处理,以获取隐含在模型内部的公差分析所需信息。然后利用图论理论,通过构建特征-尺寸邻接矩阵、特征-装配约束关系邻接矩阵、装配关系传递图等,将装配体中参与装配的零件和特征以及其之间的装配约束关系、尺寸及形状等信息的传递过程以图的形式进行表达。最后将三维尺寸链分为显式和隐式两类,对于显式尺寸链,由装配关系传递图搜索连通通路可直接获取尺寸链图和方程:对于隐式尺寸链,提出了尺寸方向差异度的概念、封闭环方向优先的搜索策略以及构建过渡尺寸链的方法,最终可获取尺寸链图和方程。该方法已在自主开发的三维装配尺寸链自动生成系统中得到了验证。     

余量尺寸链的变通算法

对于公差较小的余量尺寸链,若利用常规的尺寸链计算方法计算,其尺寸链中某些尺寸的公差可能被压缩得很小,以致有可能超出设备的加工能力.为此,介绍一种变通算法,变换尺寸链中封闭环和组成环的角色,将过小的公差放大,从而可提高零件加工的经济性.     

虚拟装配中装配公差的检验分析

装配性能分析的主要内容之一是装配公差的分析。阐述了虚拟装配系统中公差并行设计的过程，建立了零件尺寸公差与装配体配合公差的模型，利用约束关系图表达了零件尺寸信息与装配体配合关系信息，利用尺寸公差模型与约束关系图通过有关算法生成装配尺寸链。介绍了公差分析的两种方法，并以孔轴的径向配合为例，利用极值法进行装配公差检验，针对检验时出现的各种不合理结果进行了详细分析，并提出了设计公差相应的修改意见。     

基于特征的公差分析与综合中尺寸链的自动建立

在特征造型基础上阐明了零件和装配体中尺寸、公差的表达和记录，并讨论了尺寸、公差链自动建立的一种方法，以便进行公差分析与综合，使产品成本和精度最佳协调。在产品的三维实体模型上，设计者只需捡取待分析的封闭环的两个端元素，程序就会在零件模型和装配模型中自动搜索建立与此封闭环有关的尺寸链，并确定尺寸链各环的增减性。     

基于UG的三维装配尺寸面链表组自动生成方法研究

针对目前装配尺寸链不能实现真正意义上的自动生成及在装配尺寸链中很少考虑几何要素的几何公差的问题,提出了一种基于几何要素控制点理论公差表示模型的三维装配尺寸面链表组自动生成方法。在分析装配公差建模的信息组成的基础上,建立了装配公差信息的计算机储存储数据混合图结构。以UG NX7.5为二次开发平台,提取了三维装配体内零件上尺寸公差、几何公差、装配基准以及装配目标等信息。首先,确定了封闭环;然后,根据建立装配尺寸链的最短路径的原则搜索装配公差信息图,建立了三维装配尺寸面链表;最后,根据装配顺序及设计基准将其按零件拆分为三维装配尺寸面链表组。以三正交平面作为装配基准的轴孔装配为例,对该方法进行了验证。研究结果表明,该方法能够综合考虑几何要素的尺寸和几何公差,为后续的公差分析工作打下坚实的基础。     

采用SolidWorks的印刷机咬纸机构装配误差分析

研究采用SolidWorks软件辅助进行零件公差设计和改进的方法。首先,建立装配体模型,根据零/部件的装配约束关系、装配特征和装配信息,自动生成包含尺寸公差和形位公差的装配尺寸链并解算;然后根据计算结果对零件公差进行改进。通过分析国产某印刷机咬纸机构的装配误差这一实例,改进了咬纸机构零件的公差,最终解决了咬纸过程中咬纸面之间的点接触和线接触,以及咬纸力不够咬不住纸的情况。     

基于3DCS的大型客机主起落架收放机构容差分析

为了提高起落架的装配准确度,保证起落架的装配性能,以正在研发的大型民机主起落架为原型,对起落架容差的改进设计进行了研究。以传统容差设计为基础,建立了容差分析的数学模型,运用尺寸链分析方法进行理论分析;同时基于3DCS软件,建立了容差分析的仿真模型,并对起落架进行了容差仿真分析。通过理论分析与仿真分析的结果对比,改进了容差设计。基于传统设计方法的容差设计结果通常情况下并不是最优解,可通过3DCS软件仿真分析对传统容差设计结果进行改进设计。     

Application of the Jacobian–torsor theory into error propagation analysis for machining processes

The Jacobian–torsor theory is used to provide mathematical models of tolerance analysis, establishing a mathematical relationship between the open loop and closed loop of tolerances. The model allows additional chain of torsors joining them. So it is easy to model new ones. Therefore, the ability to calculate the end tolerance of assembly is useful in error propagation analysis. This paper formulates the error propagation model based on the Jacobian–torsor theory. With this theory, workpiece, fixtures, machine tool, and tool are regarded as an assembly. As a result, error sources can be grouped in a sequential manner and described by the parameters of the small displacement torsor. Moreover, the corresponding error propagation model can consider nonpunctual contacts of the fixture assembly, overcoming the limitation of the 3-2-1 layout. An experiment was conducted to demonstrate the model application and verify the effectiveness of the proposed methodology.     

面向多尺寸链的计算机辅助选择装配模型研究

针对现有计算机辅助选择装配的研究仅限于单一尺寸链,且质量损失模型只能用于对称公差带这一问题,提出一种新的面向多尺寸链计算机辅助选择装配的模型。该模型基于田口理论,建立了面向非对称公差带的质量损失评价规则。以遗传算法为基础,设计了可保持种群多样性的快速多目标优化算法,并通过加权巴莱托方法来描述偏好信息。将该模型应用于企业信息系统,并采用统计方法来验证其优化效率。计算实例表明,在相对短的时间内,随着迭代次数的增加,每代的非受控点逐渐收敛于巴莱托前沿,而且解的分布较为均匀,符合一个多目标优化算法的核心要求。     

核燃料组件自适应柔性检测装置及其误差补偿方法

定期对核燃料组件变形状态及其表面氧化膜厚度开展高精度检测已成为保障核电站安全运营的重要举措。针对现有核燃料组件检测装置普遍存在的被动自适应性能欠佳、接触与测量柔性不足、检测精度与效率亟待提升等突出问题,通过设计引入基于变异虎克铰的自适应对中机构、融合接触力动态反馈的主/被动柔性检测单元和基于串并混联的高精度检测机构,创新研制出一款集变形与膜厚高精度检测功能于一体的核燃料组件被动自适应柔性检测装置。在此基础上,通过深入分析装置变形与膜厚检测机理,基于构建的串并混联闭环检测回路,融合制定的概率化传感误差协同补偿策略,提出了一种基于参数动态整合的测量误差补偿方法。样机测试实验结果表明研制装置能够自适应对中各向异性随机变形下的核燃料组件,满足检测过程中的柔性接触与柔性测量要求,配合提出的测量误差补偿方法,可实现核燃料组件变形及氧化膜厚度的高精度检测,有效提升了核燃料组件的检测精度、检测效率与检测安全。     

基于形位公差的公差原则在尺寸链中的应用

阐述尺寸公差与形位公差的关系,分析不同公差原则在设计中的适用范围,介绍形位公差在不同公差原则下的处理方法。通过实例分析计算,应根据装配关系,确定形位公差的增减性,非对称形位公差不能盲目地作为减环引入装配尺寸链中。     

基于生长型设计的公差研究

当前的公差设计研究大多集中于详细设计阶段,对设计前期的公差研究较少。在设计前期的公差设计将减少设计修改并缩短设计周期。在生长型概念结构设计的基础上,将公差问题提前到概念设计阶段。首先介绍生长型设计的基本概念和模型,而后研究结构与公差并行设计的过程模型。分析在设计过程中自动生成局部尺寸链和全局尺寸链的方法,建立公差设计和反馈的整体框架。应用此方法实现了液压缸夹具的尺寸公差设计。     

基于改进粒子群算法的农业机械产品装配分组优化配置

针对当前方法对农业机械产品装配分组优化配置时未考虑相关的约束条件,存在算法收敛性差、农业机械产品产出率低和配置性能低的问题,提出基于改进粒子群算法的农业机械产品装配分组优化配置方法。设置关于农业机械产品零件装配的件,分别为装配公差等级、尺寸链、质量损失 公差函数以及成本控制函数,将所有条件进行融合构建装配约束函数,并将其作为农业机械产品装配分组配置模型。利用改进的粒子群算法对模型进行求解,即通过不断更新外部集保证数据完整性,并更新极值,最终经过多次迭代获取最优配置结果,实现农业机械产品装配分组优化配置。实验结果表明,该方法的收敛性好、农业机械产品产出率高和配置性能高,实际应用效果更好。     

一种基于平面尺寸链的定位误差计算方法

定位误差计算是机床夹具设计和制造的一个重要环节。本文提出了一种基于平面尺寸链的定位误差计算方法。首先将平面尺寸链拆分成若干个三角形,再利用全微分法对三角形的不同类型进行推导,以求出任意尺寸链中封闭环公差,最终求得定位误差。     

基于Pro/TOOLKIT的卫星平台精度分配系统开发

从通用卫星平台的结构出发,建立了其空间尺寸链,分析了影响装配精度的误差因素,根据系统的功能需求特点,阐述了系统的数据流程,着重研究了基于Pro/E环境下软件的二次开发技术,采用等精度的公差分配原则,在此基础上完成了卫星平台精度分配系统的开发,实验表明,该系统可以有效地提高装配效率.     

Unified dimension and tolerance modeling for mechanical precision predicting

Precision predicting is significant for quality qualification of complicated product, and it is one of the fundamental applications for virtual assembly system. For most predicting methodologies, functional precision is propagated by both dimension and geometric tolerance; however, dimension and geometric tolerance have different manifestation patterns that relay on traditional GD&T standard, and it brings difficulty in considering dimension and geometric tolerance simultaneously; hence, a uniform model called maximum compatible constraint model (MCCM) is proposed. Dimension and geometric tolerance are clustered into three types: deterministic constraint, micro-degree constraint, and release constraint. The MCCM model explains these multiform constraints with unified constraint matrix, dimension torsor (D _mT ), and deviation torsor (D _vT ). D _mT is introduced to record the ideal position of functional geometry referring to geometry coordinate system. D _vT and micro-degree variational zone are discussed for explaining variational information of precision; in addition, topological structure related to functional and datum surfaces are extracted. By compatible structure, MCCM is not only adaptable for explaining dimension and geometric tolerance, but also for modeling geometric and assembly constraints that are meaningful for variation propagation during assembly process. With all constraints, dimension and tolerances are modeled, and then MCCM set is attained. Within the MCCM set, dimension cumulative, variation, and error propagation are facilitated by constraint and direction discussion, and precision predicting is conducted more specifically.     

液压马达的公差分析研究

常规的线性尺寸链计算方法可以用于液压马达的公差分析,但忽视了形位公差对于液压马达装配精度产生的影响。通过运用公差原则,考虑液压马达中形位与尺寸之间的关系,决定形位公差的增减性,利用蒙特卡洛模拟法随机抽样进行计算机模拟,模拟实际表面的偏移,验证形位公差对尺寸链的影响。     

工艺尺寸链封闭环的确定方法

以“间接获得尺寸必然会有加工误差的累积”这一基本规律作为分析问题的基础，着重以误差累积与综合说明尺寸链关系的实质，侧重分析“体现误差累积的封闭环的确定，运用于工艺尺寸链中”。区别于以往对工艺尺寸链讲解中采用的分类类比法，克服了分类类比法举大量例子也不能抓住本质、建立明确概念，更无法包括各种特例的缺陷。