一种考虑零件变形的装配误差计算方法

针对零件变形导致的装配误差问题,提出一种装配变形误差计算方法。将零件特征面利用离散点表示,通过分析加工引起的离散点偏差和变形引起的离散点误差建立零件变形与误差的关系,进一步研究零件变形对装配误差的影响。构建装配信息模型来表示零件变形误差传递与所需的信息关系,综合考虑零件加工误差和零件变形两方面误差因素,建立装配误差传递和计算模型,实现考虑零件变形的装配误差计算。以某产品为例,对该装配误差计算方法进行了验证。     

基于装配定位优先级的并联结合面误差建模

分析了并联结合面在装配定位优先级意义下装配误差的形成机理与计算方法。针对常见的平面结合面与圆柱结合面,分析了误差形成和装配精度失效的原因,采用小位移旋量(SDT)法描述了误差变动。针对并联结合面间位姿变动的相互影响,定义了装配定位优先级的概念,并详细分析了并联结合面装配定位优先级的判定依据。根据装配定位优先级确定了并联的各结合面误差组成及计算方法。列举了常见的并联结合面形式,并以一组常见并联结合面的装配误差分析为例,验证了该方法的可行性,为装配体误差分析、零件精度设计、装配成功率计算等提供了借鉴。     

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。     

加工误差和变形作用下的误差传递模型研究

针对零件加工误差和变形误差对装配误差的耦合影响问题,研究了一种采用小位移旋量(Small Displacement Tor-sors,SDT)、齐次坐标变换理论建立的包含零件加工误差和变形误差的装配误差传递模型.首先,分析了两零件配合时由于零件加工误差和变形误差造成的装配误差.其次,对零件配合面点云数据和ANSYS分析的变形节点数据进行拟合.最后,采用SDT和齐次坐标变换理论建立装配误差传递模型.结果表明,通过该模型计算出的装配误差与真实装配情况一致,为误差控制、装配体末端误差预测以及关键误差源的识别提供了理论基础.     

多公差耦合装配结合面误差建模与公差优化设计

以装配结合平面为研究对象,分析多种公差耦合情况下零件间装配结合面误差建模和公差优化设计问题。采用小位移旋量(Small displacement torsor,SDT)描述公差,针对不同类型公差建立零件平面误差模型,通过蒙特卡洛模拟法获得装配平面误差变动分量的实际变动区间带宽,通过响应面法建立误差变动分量实际变动区间带宽与公差间的显式函数关系;建立包含零件加工误差与装配过程误差的装配结合面综合误差模型。将该方法扩展应用于复杂装配体的装配误差建模中,实现了在设计阶段对装配精度的预测。以加工成本为目标,装配精度可靠度为约束,进行零件公差的优化设计。以一典型产品精度设计为例,验证了用该方法预测装配精度和优化零件公差设计的可行性与实用性。     

机器人装配过程的在线位姿检测与校正

精度是机器人装配过程中的一个基本要求，本文实际角度出发，在深入分析由视觉引起的装配过程中的零件抓取点的位姿误差的基础上，构造了一个运用光电开关检测零件位姿的正检测装置，并通过软硬件结合的方法，实现了零件位姿误差的实时校正与补偿，从而解决了这一难题。     

柔性装配单元的零件位姿误差补偿方法

介绍一种巧妙利用价格低廉的光电开关，配合机器人的高精度，采用中断技术来进行定量的零件位姿误差动态在线检测与补偿的快速装配方法。目的是为了提高装配系统的可靠性和安全性，有效地进行故障预防和排除。     

面向装配精度的航空发动机转子零件选配优化

针对航空发动机转子零件选配问题,考虑装配要求和零件实物的差异性,提出一种面向止口—螺栓连接结构的转子零件选配优化方法,基于每个转子零件连接面的实测尺寸误差和形位误差数据,建立了单个转子零件误差模型;根据结合面之间的装配关系,建立了多级转子组件装配误差传递模型,提出综合考虑装配体同轴度和垂直度的零件选配优化模型,采用NS...     

机械产品装配精度可靠性评估软件开发与应用

文中提出了装配精度可靠性评估方法,并在此基础上开发面向机械产品的装配精度可靠性评估软件.首先,综合考虑机械产品误差源、误差传递等因素,建立基于关键点的误差传递状态空间模型,得出装配精度可靠性的计算方法;然后,在简化并固化装配精度可靠性分析流程的基础上,基于Visual Studio、Qt、Creo以及Matlab等平台,完成机械产品装配精度可靠性评估软件的开发,分析软件开发的技术架构和开发环境,给出软件开发流程和功能模块;最后,给出某型天线阵子模块的装配精度可靠性评估应用案例,并验证软件的有效性.     

基于机床几何误差模型的数控加工形位误差预测

影响加工形位误差的因素众多,机床几何误差是其中最关键的因素。其影响零件的功能要求、配合性质和自由装配性,是评估机床加工精度的重要指标。本文通过构建机床几何误差和零件形位误差之间的映射关系对加工形位误差预测方法进行研究,建立了基于机床几何误差模型的三轴机床刀具位姿误差模型,并以刀具位姿误差为中间量建立了平面度误差和圆柱度误差预测模型。使用TH6920型镗铣床进行试验验证,与零件形位误差检测值对比,圆柱度预测误差为9.3%,平面度预测误差为4.8%,预测效果较好,验证了预测方法的有效性。     

基于坐标孔的翼肋柔性装配协调方法

为保证翼面类部件外形的装配准确度,研究了以坐标定位孔为协调定位基准的内定位装配方式对装配准确度的影响。对比分析传统翼肋产品的外形定位方式的协调方法,根据以坐标定位孔为协调定位基准协调外形轮廓过程中的优势,提出了一种翼肋柔性装配方法,设计了翼肋定位执行末端,在虚拟环境下进行了柔性定位仿真验证。结合飞机数字化制造流程,分析其装配协调过程,计算以坐标孔为协调基准的外形尺寸误差。某型飞机前缘襟翼的柔性装配实例表明：柔性定位单元结构简单,成本较低,翼肋柔性装配准确度完全满足外形精度设计要求。     

基于自由度约束的元动作单元误差传递路径识别方法

准确识别元动作单元的误差传递路径是误差分析的前提。基于机械系统中自由度约束的概念,提出了一种利用自由度约束判断误差传递路径的新方法。首先,通过分析元动作单元功能和结构,确定精度输出件自由度约束要求并初步确定误差传递路径;然后,分析路径中零件结合面的约束属性,并沿误差传递路径计算精度输出件的自由度约束属性。将得到的自由度约束属性与自由度约束要求进行对比,确定误差传递路径。与传统方法相比,所提方法极大提高了误差传递路径分析和识别的效率。     

衬套过盈装配贴合率检测技术

针对衬套过盈装配面,提出一种无需涂抹红丹粉的机械装配面贴合率检测方法。将装配面的接触简化成粗糙的差表面与理想的刚性平面的接触,根据薄壁圆筒与厚度圆筒弹性过盈配合的计算原理,推导出接触变形量的计算公式,计算出装配面的贴合率。检测结果可真实反映试验模型过盈装配面贴合区域分布情况,为分析试验模型过盈装配的可靠性提供依据。     

一种微小挠性零件的自动化精密装配系统

为解决具有挠性结构微小零件精密装配的问题,将基于机器视觉的精密测量技术、高分辨率非接触激光位移测量技术等应用到精密装配系统的研制中.设计了用于微小零件夹持的装置,实现了对微小挠性零件拾取、搬运、放置等操作;根据视觉系统测量得到的微小零件与目标位置的偏差,对微小零件水平面内的位置和姿态进行了调整;提出了装配微小零件挠性结构的接触控制方法,该方法通过激光位移传感器非接触测量挠性结构接触变形所引起的微小位移变化,实现了装配过程中垂直方向的精密接触控制;通过在作业机械臂上集成标定模板,实现了装配系统的自动标定.简要介绍了所研制的装配系统组成,并进行了微小挠性零件的装配实验.实验结果表明,微小零件装配的平行度、同轴度误差小于10 μm,挠性结构接触控制偏差为0.6 μm ～0.8 μm,装配精度满足使用要求.     

Small sample parts recognition and localization from unfocused images in precision assembly systems using relative entropy

Recognition and localization of mechanical parts using machine vision is a common approach in precision assembly systems. However, positional inaccuracy in assembly systems often produces unfocused images. Hence, existing methods of part recognition and localization are vulnerable to failure. In this paper, we present a part recognition and localization method, based on relative entropy, which can be applied to small samples. First, a template image is generated based on the contour of the parts and divided into several regions. The intensity distribution of the regions was sampled to generate template features. Then, the captured image is segmented using the Gaussian mixture model and the expectation maximum algorithm to extract the target part in the image. Part features are also generated by sampling the target part image using the template features. Furthermore, an optimization model is established in which the objective function is the sum of the relative entropy between the image features, the template features, and the region matching error correction term. By solving the optimization model, the location of the part can be obtained. The proposed method is compared with the edge and invariant feature-based methods through experiments. The results show that the proposed method has higher robustness and is suitable for the recognition and localization of parts with unfocused images. By using this method, the flexibility and reliability of precision assembly systems can be improved.     

基于JSS矩阵的装配误差传递路径求解方法

采用小位移旋量描述结合面误差,分析常见装配结合面的误差传递属性。定义包含工程语义的结合面符号用以描述结合面类型和配合关系。结合多色集合理论,建立可描述装配关系、结合面类型和误差传递属性的结合面及误差关系围道矩 阵-结合面符号(Joint surface symbols,JSS)矩阵。提出基于JSS矩阵的装配误差传递路径搜索方法,建立结合面实际误差传递属性矩阵,讨论获取各误差分量传递路径的方法。针对并联误差传递路径的不确定性问题,提出以精度最高作为判别有效误差传递路径的依据,基于雅可比旋量理论建立误差模型,获取与装配体精度要求相关的误差分量的有效误差传递路径。以一个典型装配体的误差传递路径求解为例,验证了论文研究方法的可行性与实用性。     

Modeling method for assembly variation propagation taking account of form error

The propagation of variations, such as fixture errors and datum errors resulting from assembly and machining processes, has been extensively studied. However, only a few studies that focus on form error propagation in assembly systems have been implemented. Machining errors, especially form errors, have great impact on assembly accuracy and accuracy stability of precision mechanical systems. With form errors being the research object, a method for calculating mating variation and specifying mating coordinate is proposed to improve the accuracy of the variation propagation model. Taking into account the form error of mating surfaces, the assembly variation propagation of a precision mechanical system is analyzed, and the brief derivation procedure of the variation propagation model is introduced afterwards. The variation propagation model involves a new concept of mating variation specified by the two mating surfaces. An innovative method, the difference surface search based method, is proposed to calculate the mating variation amongst the mating surfaces. The obtained mating variation is then utilized to specify the mating coordinate in the variation propagation model. Moreover, FEM is employed to simulate the contact state of the two mating surfaces to demonstrate effectiveness of the proposed method. Meanwhile, the mating variation and mating coordinate obtained are incorporated into the assembly variation propagation model, which is then verified by a following case study through a comparison between the calculated results and the experimental results. The comparing results indicate that the established model improves the prediction of assembly accuracy. The developed model enables the investigation of various fundamental issues in variation reduction, including variation analysis, process monitoring, accuracy prediction, and accuracy control.     

柔性装配系统设计的研究

对柔性装配系统设计中的装配顺序规划和机器人装配站规划进行了研究。装配体所有的分解方式可通过计算装配体零件接触关系的割集来实现，然后利用分离可行性和可行分离路径二条判来判断哪 些拆卸方式是可行的，重复上述分解过程，直到单个零件。