基于修正矩阵的刚柔混合模型公差分析方法

为了在设计阶段进行公差分析、结构优化,文中讨论了刚柔混合模型的装配偏差,提出了一种基于修正矩阵的公差分析方法。将刚柔混合模型的理想位姿、公差域表示为矩阵形式,借助齐次变换进行公差累积。使用有限元模拟装配变形,将仿真结果表示为修正矩阵,对原有的偏差累积路径进行修正,从而实现了对刚柔混合模型关键尺寸的精确预测,为设计优化奠定了基础。以汽车车灯装配为例,验证了该方法的可行性。     

基于热力耦合变形的机床主轴公差建模方法研究

机床主轴的公差建模很少同时考虑切削力与摩擦热耦合变形的影响,导致公差模型与工程实际存在较大差异,难以保证机床主轴加工精度的问题。为此,研究一种基于热力耦合变形的机床主轴公差建模方法。根据机床主轴的实际工况,运用小位移旋量理论表达特征的几何变动,建立主轴原始几何误差的Jacobian-Torsor公差模型;根据几何变动修正Jacobian-Torsor公差建模,增加典型配合特征的公差变动表示模型;利用ANSYS计算主轴在切削力与摩擦热耦合作用下的变形量;将结果引入修正的Jacobian-Torsor模型,得到热力耦合变形下的机床主轴公差模型。结果表明：主轴与轴承的装配间隙在径向y方向上的平动量减少0.009 mm,沿着径向的转动量减少0.000 8 mm,过盈增大,加快了主轴的磨损,影响主轴的回转精度。所设计的模型可为机床主轴的公差设计提供参考,并可预测和改善主轴的工作性能。     

基于时序变动偏差的公差分析法

为了对产品的质量和性能精准预测,文章提出了基于时序变动偏差的公差分析法。该方法考虑了工况下时序变动偏差,如随时间变动的零件变形偏差以及连接副间隙引起的零件间随时间变动的配合位置偏差,对装配体关键尺寸的影响。借助动力学仿真软件得到工况下零件承受载荷和连接副间隙导致的配合位置偏差,有限元软件分析零件在工况下的变形偏差,并集成到公差分析的向量环模型中,获得基于时序变动偏差的公差分析数学模型。然后用蒙特卡罗法计算出不同时刻关键尺寸的分布。相比传统公差分析方法,更为真实精确的预测了产品的功能特性。以发动机的曲轴滑块机构为例,验证了该方法的有效性。     

基于实际工况的零件公差规范设计方法

传统的零件公差规范设计一般只考虑功能要求和加工工艺,忽略实际工况的影响。针对以上不足,提出了一种基于实际工况的零件公差规范设计方法。首先依据小位移旋量(SDT)理论,建立零件公差数学模型;然后根据蒙特卡罗法求得实际要素的极限位置,生成模拟点并拟合得到规范表面模型,再转化为实体模型;最后通过有限元仿真,获得实际工况下的实体模型,对其进行规范操作,确定几何要素的最大偏差。通过实例分析,验证了该方法的可行性。     

Creo产品装配成功率预测系统开发

为了解决在产品设计阶段对产品装配精度与装配成功率进行预测的问题,针对装配体模型,基于公差分析理论,运用VS2010与Matlab混合编程技术,开发了Creo环境下的装配成功率预测系统。该系统可以对装配体约束信息、材料特征、形状特征、精度信息(包括尺寸精度、几何精度、表面精度)等进行自动提取,基于极值法、概率法和蒙特卡罗法等对装配体进行公差分析,基于蒙特卡罗法进行装配体模型装配精度的自动计算和装配成功率预测,最后以某齿轮装配件为研究对象对系统进行了测试应用。结果表明,该系统可以便捷、准确地实现产品装配成功率的预测。     

基于公差原则的装配体公差建模

为了建立可以反映公差原则的装配体公差数学模型,研究了尺寸公差、形位公差的关系及补偿方式,基于形位公差的动态公差图,给出了最大实体要求下功能要素的旋量表示,修正了雅可比旋量模型,提出了一种基于公差原则的装配体公差建模方法。结合机床尾座实例,分析了零件之间的装配约束关系,建立了最大实体要求下的装配体公差数学模型,能够处理尺寸公差、形位公差之间的相关要求,扩大了装配体公差建模的应用范围,保证了公差建模理论的完整性和合理性。     

基于仿真分析的BT40主轴系统公差设计与优化

公差设计质量直接影响产品的性能和制造成本。为提高主轴系统公差设计的质量和效率,提出了一种基于建模仿真的公差设计与优化方法。模拟BT40主轴系统的结构和装配过程,首先在CETOL6σ软件中建立主轴系统的数字化公差模型,利用该模型分析各主要公差对系统输出精度的贡献度和敏感度。然后以类比法公差设计作为原始方案,仿真检验其设计效果。最后以公差贡献度和敏感度为依据,对原有公差设计方案进行修正及优化。结果表明:优化后的方案显著提高了主轴系统的输出精度。     

基于热变形的齿轮泵公差建模

针对齿轮泵公差建模把零件假定为刚体,很少考虑零件热变形的影响,导致公差模型与实际情况差别较大的问题,文章研究了热变形下齿轮泵公差建模的方法。该方法通过有限元仿真计算零部件热变形量,并结合雅克比旋量理论,建立基于热变形的齿轮泵公差模型,以此定量计算热变形对齿轮泵性能的影响,其模型结果可对齿轮泵性能进行预测和改进。     

机床主轴热误差的累积法建模研究

为实现数控机床热误差的快速精确建模,提出一种基于累积法的机床热误差建模新方法。对一台立式加工中心,利用温度传感器与非接触式激光位移传感器同步测量主轴温度变化及热变形值,对获取的模型数据进行累积算子求和,构建累积矩阵及热误差正规方程来估计模型中的参数以实现热误差建模。利用该方法构建的热误差模型分别与最小二乘法(LS)、最小二乘支持向量机(LSSVM)模型进行对比,结果表明:累积法的建模精度要高于最小二乘法,且建模时间比最小二乘支持向量机法要少。     

多深孔特征汽车端盖的模型重构

为获取多深孔特征汽车端盖的实体化模型,对其模型重构方法进行研究。运用Geomagic Wrap完成点云数据的精简和噪点的去除,应用GA-BP算法对跨面点云孔洞修补。利用Geomagic Design X的正逆向结合设计功能,截取深孔特征处的轮廓;基于点云的自动特征识别进行参数化修正,运用正向设计命令完成实体模型的重构。采用Geomagic Control X软件对实体模型与原始点云数据的偏差进行分析,验证了该建模思路能够获得满足精度要求的汽车端盖实体模型,对具有相似情况的零件模型重构提供了参考。     

矿井提升机故障树的蒙特卡罗法仿真

为了研究矿井提升机的可靠性问题,提出了一种基于蒙特卡罗算法的仿真运算。采用蒙特卡罗抽样方法,建立了故障树仿真模型,利用MATLAB对故障树的仿真模型进行了编程,最后对故障树进行了定量分析。通过计算,得出了故障树可靠性曲线、累积失效概率及基本单元模式重要度。结果表明：基于故障树的蒙特卡罗仿真可以作为预防矿井提升机故障的一种新的安全方法。     

基于公差原则的装配公差统计分析

为了提高机械产品的互换性,减少制造成本,公差原则在零件设计时有着广泛的应用,但是在现有的装配公差统计分析方法中却较少考虑零件的公差原则。为解决此问题,基于雅克比旋量理论建立了考虑公差原则的三维装配公差模型,并结合蒙特卡洛法对装配体进行统计公差分析,期间在用旋量区间表示特征变动时并考虑了旋量间的约束关系,使公差分析结果更加符合实际情况。最后以简易顶尖尾座装配体为实例,对比了零件应用不同公差原则时的公差分析结果,验证了所述方法的有效性。     

航空弧齿锥齿轮的齿面偏差最小化

由于齿面偏差的存在,实际加工中往往要试切多次才能得到比较理想的齿轮副.针对该问题,建立了齿面方程,并对齿面的旋转投影面进行网格划分,求得了网格节点的三维坐标值和法矢;基于三坐标测量机,获得了真实齿面网格节点的法向偏差;对齿面方程求偏导,得到了齿面偏差与机床调整参数修正量之间的关系方程,即45个超正定线性方程组,并给出了求解方法;最后用实例说明采用上述方法可以使齿面偏差最小,并使得试切次数由10次减少到了3次.     

喷油嘴针阀的公差建模及规范设计

产品规范模型是新一代GPS实现产品对偶性认证的前提。为了建立喷油嘴针阀规范模型,首先采用基于SDT(small displacement torsor,即小位移旋量)的三维公差域建模方法,建立了喷油嘴针阀主要形位公差的数学模型,然后根据其误差的实际测量数据,利用Matlab生成针阀形位公差带内的随机点,将随机点导入三维建模软件Catia中,通过曲面操作生成零件的规范模型。最后利用新一代GPS的规范操作算子,完成了喷油嘴针阀的规范设计,为实现产品功能要求、规范设计及测量认证的一致性表达提供了一定理论基础。     

基于小位移旋量公差建模和蒙特卡洛模拟的装配体公差优化设计方法北大核心

提出一种基于小位移旋量(SDT)公差建模和蒙特卡洛模拟的装配体公差优化设计方法,通过分析装配精度链、装配结合面和结合面公差3个对装配精度具有重要影响的核心要素之间的关系,利用SDT理论和蒙特卡洛模拟法建立公差模型,再利用齐次变换理论建立结合面误差模型和装配精度模型,进而推导出装配体装配精度与结合面公差相关的映射模型;结合公差制造成本、装配精度可靠度原则,建立装配体装配精度的公差优化模型,并以顶尖装配体为例完成公差优化分析。研究发现:在满足装配精度可靠度的前提下,可使顶尖装配体加工成本降低9.02%,而装配精度可靠度提高至97.81%,验证了所提方法的有效性。     

飞机薄壁零件装配偏差建模与仿真分析

为了准确有效地实现飞机薄壁零件装配偏差预测与控制,提出一种飞机薄壁零件装配偏差建模与仿真分析方法。根据飞机薄壁零件装配工艺过程,考虑零件制造偏差、工装夹具偏差和装配变形,基于确定性定位法和影响系数法建立装配偏差模型。在此基础上,基于蒙特卡洛法对装配偏差模型进行仿真求解,根据偏差源敏感度进行装配偏差优化。以某型飞机机身壁板装配偏差分析为例,验证了所提方法的有效性。     

面向遥控焊接的焊缝模型建模技术

采用安装在机器人手臂上的激光传感器感知信息对远端焊缝模型的动态建模问题进行了研究.通过引入虚拟向导的操作概念,操作者可以方便地实现远端焊缝扫描操作,并且具有很高的安全性;在焊缝断面特征数据处理上,采用模板匹配方法实现了焊缝断面特征的提取,并以"V"字形式进行统一描述;最后,基于参数三次样条曲线方程对离散的焊缝断面特征数据进行拟合,并在基于Java＆Java3D技术开发的虚拟环境中实现了连续焊缝模型的动态建模.     

复杂型面链轨节实体模型重构研究

为了获取某型面复杂且具有配合精度要求的链轨节实体模型,对其实体模型重构方法进行研究。运用遗传算法优化的BP神经网络修补点云孔洞,通过精确曲面创建得到的链轨节实体模型不能满足销轴孔和螺栓孔的配合精度要求。提出了在Geomagic Design X软件中,基于面片草图拟合约束对精度要求较高的两类孔进行参数化修正,完成该链轨节实体模型重构。通过分析点云数据与实体模型的偏差,验证了利用该建模方法能够获得满足精度要求的链轨节实体模型,对具有相似特征零件的模型重构具有借鉴意义。     

基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正

为了降低弧齿锥齿轮在批量加工制造中存在的齿面偏差,提出一种基于自助法的弧齿锥齿轮齿面修正方法。以同一批次小样本弧齿锥齿轮作为研究对象,在自助法统计齿面偏差检测数据的基础上,得到大量的齿面偏差数据;利用NURBS曲面拟合方法构建齿面的均值差曲面,将它作为实际加工齿面,建立齿面偏差的数字化预控补偿模型,对它进行优化求解,得到批量齿面数控加工的机床修正参数,然后不断调整机床加工参数,实现齿面的预控修正补偿;最后对修正前、后齿面偏差作对比分析。结果表明：小轮齿面偏差比修正前降低了76.66%,验证了自助法齿面修正理论的有效性,对指导弧齿锥齿轮批量齿面修正提供了理论依据。     

磨齿齿距累积误差的研究

对齿坯安装几何偏心引起的齿距累积总偏差进行了详细的分析,推导出齿距累积总偏差的数学关系式,找到了几何偏心对齿轮的齿距累积总偏差的影响规律.采取对成型磨齿机床加工参数进行修正的措施,达到提高加工精度的目的.