新一代GPS系统表面模型的数字化描述与操作技术

产品尺寸和几何技术规范（Dimensional and Geometrical Product Specification and Verification，GPS）是有关产品几何特性的一系列技术标准，它贯穿于产品的研究、开发、设计、制造、验收到使用和维护的全过程。本文介绍了新一代GPS标准体系表面模型的概念及其数字化描述方法，探讨了基于新一代GPS的表面模型的操作技术。其中几何要素、特征、恒定类和恒定度等概念的引入，为实现几何技术规范的数字化描述、设计、评定与控制提供了必要的理论基础。有效地解决了产品更新换代在功能描述、规范设计和认证评定全过程中数学表达规范统一的难题。     

基于凸包域的三维公差分析模型研究

为了更好地解决复杂装配体的公差分析问题,文章提出了基于凸包域的三维公差表达和公差分析方法。以凸包理论为基础,建立了尺寸公差和形位公差域模型;对公差域内的变动特征进行PDF的建模,构建偏差累积方程;根据公差域模型和PDF对蒙特卡罗仿真方法进行修正;运用修正的蒙特卡罗方法和HDMR对偏差累积方程进行敏感度和贡献因子分析。与传统的基于点的建模方法相比,基于凸包的建模方法能真实的体现几何特征的变动与公差标准的契合关系。最后通过实例验证了该方法的可行性和精确性。     

基于Pro／E的3D公差设计系统开发

立体公差标注是三维CAD／CAM软件的瓶颈,针对Pro／Engineer在三维公差标注方面的不足之处。利用Pro／TOOLKIT开发一个三维公差设计系统,实现三维公差的标注和设计。该系统能在产品建模的同时进行公差标注。提高设计人员的工作效率。     

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。     

基于新一代产品几何量技术规范的装配体测量方案规划及后置处理

为实现测量流程的定制及测量数据的自动化处理,提出了一种基于新一代产品几何量技术规范（GPS）的测量方法。该方法利用测量不确定度管理程序（PUMA）规划测量方案,基于新一代GPS对测量数据进行后置处理,使用有序树表达操作算子的操作流程,采用流程自动化驱动算法实现测试流程的自动化定制,通过操作算子库提供算法支持。该方法应用于某精密装配体的测量过程,实现了测量方案的优化、测量流程的定制及测量数据的自动化处理。     

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。     

基于模板匹配的二维图自动生成算法研究

基于模板匹配的思想,对二维图的自动生成算法进行了研究。首先将模板和待标注三维模型的点、线、面信息以及几何结构和拓扑结构以属性图的数据结构方式进行存储,通过面的广度优先搜索和边的广度优先搜索对存储的2个属性图进行匹配,再读取模板二维图上的标注等信息,利用二维图和三维模型的关联性和属性图匹配结果,对待标注三维模型进行自动标注,包括尺寸标注、表面粗糙度标注、形位公差标注等信息。     

基于Ontology的装配公差规范的自动生成

针对几何产品公差规范设计中存在的不确定性问题,文章将本体理论引入到装配公差规范的设计中,为装配公差规范的自动化、智能化设计提供一种可行的方法。首先构建装配公差规范层次化表示模型,并采用OWL DL断言表示模型层次间的约束关系;其次,根据装配公差规范中的概念和关系,构建装配公差规范的本体模型;再次,根据装配公差规范设计领域的专家知识,使用语义网规则语言(SWRL)构建装配公差规范设计的推理规则;然后,根据构建的本体表示模型及定义的推理规则,构建装配公差规范设计知识库,在此基础上编写装配公差规范智能化设计算法;最后,以齿轮减速器为实例说明了装配公差规范自动生成的过程,并分析验证了该方法的有效性。     

精加工铸件三维检测技术的应用

主要介绍使用便携式激光跟踪仪对精加工后铸件关键尺寸和形位公差进行测量、验证,以及规范测量过程中人员操作、激光跟踪仪的校对、工件的摆放方式、测量方法的选用、测量环境的控制。     

基于Surfacer和Pro/E的子午线轮胎花纹结构反求设计

通过三维激光抄数机实现对轮胎花纹结构的非接触测量,获取轮胎花纹三维数据点群,在用Surfacer软件处理测量的点云数据、提取轮胎特征线的基础上,利用Pro/E软件对轮胎进行数字化建模,得到的轮胎数字化模型的特征尺寸误差不大于0.42mm,对轮胎的反求设计进行了有益尝试.     

基于CATIA二次开发的逆向工程曲面重构方法研究

针对利用逆向工程中扫描点云数据,提取特征轮廓曲线与生成曲面时,工作量较大且容易出问题,提出一种基于特征数据提取与CATIA二次开发的正逆向相结合的曲面重构方法。以Geomagic Studio软件完成对扫描点云数据的预处理,针对不同产品模型的特征,提取不同的截面线与轮廓线;分析模型特征,对于简单特征模型通过旋转、拉伸、扫琼等命令重新生成新模型;对于复杂曲面造型,提取特征点云数据并导出为ASC格式文件,通过对CATIA二次开发,读入存在EXCEL中的大量点数据坐标,快速生成三维模型。结果表明:以Geomagic Studio与CATIA软件为工具,完成特征曲线提取与特征点数据读取,实现了基于截面特征与曲面特征的正逆向相结合的建模方法,为产品造型创新设计与快速建模提供一种新方式。     

基于实际工况的装配体公差建模方法研究

几何产品的装配公差数学模型对CAD/CAM/CAE的集成有着重要的作用。目前的装配公差模型以刚体假设为前提,忽视了实际工况的影响。为解决此问题,研究了实际工况对产品工作性能及公差设计的影响,利用有限元仿真计算了零件在实际工况下的变形量,并在公差模型中综合考虑变形量的影响,建立了实际工况下装配体的公差模型。将该方法应用到尾座装配体的公差建模中,验证了该方法的有效性。     

基于实物模型的逆向造型技术

对产品的实物模型进行表面测量,按照逆向工程的过程由测量数据点云完成产品模型的三维CAD建模,并对实物CAD建模过程中的关键技术进行阐述和总结.     

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。     

基于激光跟踪仪的支撑辊轴承座检测方法研究

针对马钢板带热轧生产线精轧机支撑辊轴承座受力变形严重,轴承座形位公差失效导致轧辊出现交叉轴的情况,基于某公司AT403激光跟踪仪,利用三维建模的方法对该支撑辊轴承座变形内孔进行模拟测量,通过变形轴承座内孔和标准轴承座内孔的测量数据的分析, 得出了内孔轴线精度对衬板对称度的影响和最佳的检测方法,为板带热轧生产线轧辊轴承座在线精度检测提供了技术支撑。     

基于新一代GPS体系的圆度误差评定研究

基于对新一代产品几何技术规范(GPS)体系数字化计量理论的研究,应用GPS操作及算子技术给出了圆度误差的规范化评定过程,阐明了GPS操作及算子技术与圆度误差评定的内在联系.通过实例证明了基于GPS操作及算子技术能够实现高效、规范地圆度误差精确评定.该技术也可以有效地应用于其它几何特征误差量的评定中.     

机床导轨形位误差不确定性对加工误差的影响

为了研究在机床设计阶段导轨零部件形位误差的不确定性对加工误差的影响,提出了基于机床导轨形位误差不确定性的运动误差等效分析方法,并采用多体系统理论建立导轨形位误差与机床加工误差的不确定误差模型。首先采用区间参数和小位移旋量描述了导轨的形位误差,并采用蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟方法进行不确定模拟仿真,获得满足约束的形位误差分布。基此,将不确定的形位误差等效为滚动体的弹性变形,建立运动误差的求解模型,进而结合多体系统理论实现机床加工误差的不确定分析。最后,以某加工中心为例,基于提出的方法分析了不同的形位公差下机床加工误差的分布规律,结果表明加工误差与机床导轨的平面度公差几乎呈线性变化,且平面度公差影响程度大于垂直度公差和平行度公差。     

通航曲面产品数字化测量工艺规划

先进的数字化测量技术逐步被应用到通航曲面产品的检测中,为了精确、高效地测量通航曲面产品,应该制定规范可行的数字化测量工艺规划。文章提出一种基于模型的数字化定义技术和光学测量技术的通航曲面产品数字化测量工艺规划。首先,使用自由度定位基准点坐标对齐与最近点云对齐相结合的方法将产品实物测量坐标映射到设计坐标系下拟合坐标,完成数字化测量坐标系的统一;然后,研究模型定义的零件模型中公差项目与几何要素关联关系,建立工件测量信息模型,利用CATIA的开发接口采用CAA C++技术作为二次开发手段识别并获取测量信息,测量信息文本与测量软件完成数据通信之后,利用宏脚本语言(MSCL)编辑程序将测量信息点云进行可视化路径仿真;最后,按照工艺规划对通航曲面产品进行数字化测量,测量应用实例表明:这种测量工艺规划可以高效、精确、实用地利用数字化设备检测通航曲面产品。     

3DSMAX与ArtCAM结合在数控机床加工中的应用

用3DSMAX设计出的三维模型,并利用CAM软件ArtCAM Pro生成了加工代码的G代码,进而加工出艺术模型。本文论述了这种新方法的实现过程,并论述了三维艺术建模软件与CAD／CAM软件结合的理论方法。     

基于UG软件的大型支承辊梯形槽加工工艺研究

采用UG4. 0软件实现大型支承辊梯形槽的建模、刀具轨迹生成、3D仿真、2D仿真、后处理(生成数控程序)等,采用型腔铣进行粗加工,采用固定轴曲面轮廓铣进行精加工,完成了大型支承辊梯形槽的数控化加工,保证了尺寸精度、扁面粗糙度及形位公差。