基于多色集合理论的几何公差信息推理及其规范性验证

针对基准体系、公差类型、附加符号等几何公差信息设计不规范的问题,提出基于多色集合理论的几何公差信息推理及其规范性验证方法。首先根据构建的几何公差本体模型,提出几何公差信息推理层次结构,并建立了该推理层次结构的多色集合模型。然后根据新一代产品几何规范,提炼了推理层次结构中不同层次信息之间的映射关系,形成了几何公差信息推理围道矩阵。在此基础上,通过分析基准约束的自由度方向,判断是否存在基准冗余和基准顺序不一致等问题,验证了基准体系的规范性;基于围道矩阵以及推导的几何公差信息推理算法,经过两步推理得到了适用的公差类型、附加符号,验证了几何公差设计结果的规范性。基于上述模型和算法开发了几何公差信息规范性验证软件模块,通过实例分析,证明了所提方法的可行性与有效性。     

公差与配合选择方法的本体化研究

为实现公差与配合选择的智能化,减少公差与配合选择过程中隐含的经验化知识带来的不确定性,将本体技术引入到公差与配合的选择中.首先,从公差与配合的选择过程出发,构建相应的公差与配合表示模型,并使用网络本体语言OWL2表示模型中各层次之间的配合关系.其次,基于所构建的表示模型,以本体推理规则的形式显示地构建公差与配合信息本体.然后,运用语义网规则语言SWRL定义公差与配合选择的推理规则.通过本体编辑工具protégé中的推理引擎得到最合理的公差与配合.最后,通过工程实例展示该方法的工作过程,并验证了方法的有效性.     

面向公差技术的几何要素自由度表示与操作及其应用

描述了几何要素的本征方向和本征自由度概念、几何要素自由度的表示方法和约束自由度的计算规则。根据基本几何元素的几何特征以及与基准要素的位置关系确定了几何要素的本征方向,根据几何量测量原理,提出了基准要素约束自由度的计算方法,建立了基准体系约束自由度的计算规则。根据公差类型与基准要素和目标要素的关系,建立了公差设计正确性、完整性验证的具体规则,提出了基于自由度分析的公差标注正确性验证方法。     

基于自由度分析的二维图形约束传播算法研究

提出了一种基于自由度分析的约束传播算法,求解二维参数设计中所建立的几何约束模型。用约束图表示几何元素及它们之间的约束关系,用规则图表达求解推理的过程,采用基于规则的推理与数值计算相结合,并基于自由度分析的约束求解策略,提高了算法的效率和可靠性。     

考虑定位特征的公差规范本体化研究

针对现阶段的公差规范设计很少涉及对定位连接优先级的考虑,将本体引入到公差规范自动生成的研究中。从装配特征面之间的约束关系出发,给定定位连接优先级关系、基本配合约束与自由度之间的关系、公差类型的生成与定位特征面之间的关系等信息,建立公差规范表示模型。基于所建模型,通过Protégé构建公差规范信息本体,并以本体规则的形式显示地表示知识和经验的语义。基于装配体定位连接优先级与公差规范的内在推理机制,实现公差规范设计。通过实例验证所提出方法的可行性。     

装配公差项目的自动生成——Jena规则

针对SWRL规则对大型装配体模型推理效率慢且易达到推理极限的问题，对Jena规则下的装配公差项目的自动生成方法进行了研究。首先，构建了公差语义表示模型，进而实现OWL文件的自动生成；其次，构建了几何尺寸与公差语义表示模型，并以Jena规则表示几何尺寸与公差的语义，从而建立了Jena规则以推理装配公差项目的自动生成。最后，以减速器模型为例验证了基于Jena规则的装配公差项目自动生成的可行性，并与传统的基于SWRL规则的装配公差项目推理方法做对比实验，结果显示基于Jena规则的装配公差项目推理方法更高效且具有更高的推理极限。     

基于本体的装配公差类型的自动生成

为进一步减少产品设计的不确定性,解决公差信息在异构系统之间难以有效共享和顺畅传递的问题,将本体技术引入到装配公差类型的自动生成方法中。首先,构建了基于空间关系的装配公差表示模型,并采用OWL断言表示了模型各层中的约束关系。其次,通过提取表示模型中的相关概念和关系,构建并实现了装配公差表示的本体。基于构建的本体及空间关系与装配公差类型之间的映射关系,采用SWRL定义了装配公差类型的生成规则。再次,基于实现的本体及定义的规则构建了可选装配公差类型生成知识库系统,在此基础上设计了装配公差类型的自动生成算法。最后,通过工程实例分析验证了生成算法的有效性。     

面向公差分析的几何尺寸和公差语义信息翻译

为了改善公差分析规范的手工翻译出错率高和效率低的现状,并帮助公差分析系统理解来自上游的产品设计模型的语义信息,提出一种面向公差分析的几何尺寸和公差(GDT)语义信息翻译方法。对需要翻译的GDT语义信息进行分类,并建立适用于中性文件的EXPRESS模型;使用本体建模语言将得到的EXPRESS模型映射为对应的本体,为后续的推理提供基础;使用语义网规则语言对从本体中提取公差分析规范的规则进行定义和编码,实现语义信息的自动推理功能;在计算机辅助设计系统上开发了GDT语义信息翻译插件,自动提取得到的GDT数据并加入中性文件中,使用Protégé进行本体和规则建模,最终推理出公差分析所需规范。同时使用一个装配模型验证了所提出方法的有效性。     

基于制造资源能力的装夹工艺分层设计技术

为发展创成式的计算机辅助工艺设计,研究了计算机辅助工艺设计系统中工件装夹规划的自动生成算法.基于扩展有向图,建立了零件的公差信息和基准-加工特征关系的数学表示模型,基于公差分析和制造资源能力模型,建立了从单件层到多件层的工件装夹工艺生产算法.该数学模型和算法可自动识别工件的加工特征、装夹基准,并根据制造资源能力和公差分析对装夹进行优化分组,实现装夹分组对工件加工精度的影响最小化,进而生成装夹规程.最后以实例证明了该方法的可行性.     

基于公差变动域的几何公差转化技术

针对当前零件加工或装配过程中基准转换导致的几何公差转化问题,提出一种基于公差变动域的几何公差转化技术。根据几何公差关联的功能几何特征类型,解析功能几何处于各空间位置时被其他几何特征约束的自由度;利用功能几何的空间位置,获得其被设计基准约束的自由度;构建定位基准体系,并对其冗余性和完备性进行检查;根据设计基准、定位基准和功能几何之间的定位关系,采用公差累积方程实现功能几何相关的几何公差转化求解。基于上述研究开发了几何公差转化软件系统,通过实例分析验证了上述方法的可行性与有效性。