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。     

汽车覆盖件重力变形的数值模拟方法

汽车覆盖件尺寸较大、形状复杂,容易因自身重力产生变形,从而对零件在检具上的测量产生影响。GDT(Geometric Dimension and Tolerance几何尺寸与公差)是测量零件尺寸的依据,其合理与否对零件合格率有重要影响。传统评估GDT的方法是依靠模板和现场经验,准确性和效率不高。为了提高效率,采用数值模拟方法计算零件在基准位置的变形,通过分析基准的变形是否超出图纸公差来评估GDT是否合理。应用实例表明,采用数值模拟方法评估GDT能够提高效率,效果良好。     

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。     

CAD/CAM自动编程中零件尺寸公差的保证

针对现有CAD模型的公差信息不能用来支持后续的CAM工作,为使CAD/CAM自动编制的NC程序能满足零件的尺寸公差要求,我们以Mastercam为例总结出了三种方法,即在CAD中以公差带中心建模、修改刀具补偿量、预留公差带中心偏移量等方法,这三种方法中各有其特点.     

预应力激光冲击喷丸成形有限元模拟

运用ABAQUS软件对激光冲击喷丸成形过程进行了有限元仿真,建立了能够有效模拟成形过程并预测零件变形量的仿真模型,详细介绍了有限元模型的建立过程和冲击成形过程,vdload子程序的运用缩短了建模的时间并提高了有限元模型的适用度。通过仿真结果和实验结果的对比,验证了仿真结果的有效性。进一步分析了激光光斑重叠率、光斑直径和预应力大小对零件变形量的影响。结果表明:运用vdload子程序加载激光冲击力能够增加仿真精度,提升计算速度。零件变形量随着光斑重叠率和预应力的增大而增大,而减小光斑直径会增大激光的功率密度,从而使激光的冲击力增大,零件的变形量增大。     

加权距离判别分析及其在模式识别中的应用

文中提出了一种新的加权马氏距离判别分析法,并将其运用于基于模式识别的在线检验系统对零件变形量合格与否进行检验.重点介绍了基于“分布均匀度”来计算马氏距离各分量权值的新算法,同时讨论了应用此判别方法建立零件变形量检验模型的有关问题.文中还给出了应用基于判别分析的零件变形量在线检验系统对一种扁平细小零件进行建模的步骤和检验的结果.结果表明:基于判别分析的零件检验方法是可行的和有效的,并已显示出良好的工程应用前景.     

薄壁零件加工变形误差分析技术

研究薄壁工件因工夹系统变形所引起的加工误差的计算方法。根据有限元计算所得工件刚体位移及工件变形量,建立系统变形前后工件的变换矩阵,计算工件表面生成点的坐标位置变化,由公差带的数学模型得到系统变形加工误差模型。根据各定位点对变形误差的影响程度不同,建立定位误差敏度矩阵,确定定位元件变形对加工误差的影响因子。实例表明了该方法的有效性。     

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。     

数控微磨床热误差的补偿方法

为消除数控微磨床热误差对加工精度的影响,提出了基于多元回归理论的数控微磨床热误差在线补偿方法。针对自行设计的数控微磨床建立热误差模型,采用TC-3型温度测试仪和激光干涉仪分别获取微磨床热敏感点的温度数据与刀具主轴变形量;根据多元回归理论,通过计算判定系数和残差平方和来选取热误差模型的最佳变量组合。实验结果表明:运用多元回归理论,以最佳变量组合来建模,能够显著提高热误差建模精度。微磨床刀具主轴的径向热误差由8μm减少至1μm以内。     

液力变矩器固定块焊接残余应力的数值模拟

以液力变矩器固定块MAG焊为研究对象,建立了热-力耦合的三维模型,采用Sysweld模拟软件对不同焊接顺序、焊接方向下的焊接残余应力和零件变形进行数值模拟,分析了焊接顺序、焊接方向对焊接残余应力和零件变形的影响。通过与实际焊接变形量及热影响区域的对比,验证了模型的准确性。分析结果表明,焊缝的焊接方向对残余应力影响较大,较好的焊缝焊接方向是由外向内进行焊接。     

外啮合齿轮泵壳体几何参数对其流量的影响研究

齿轮泵的流量是其在设计、制造过程中的一项重要性能指标。结合稳健参数设计试验分析了泵体各几何参数对齿轮泵流量的影响,通过软件建模计算出齿轮泵的理论排量,然后基于大量试验计算推导出泄漏流量计算公式的修正系数。在试验的基础上,给出了一种研究和分析齿轮泵流量影响因素的方法。     

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。     

薄壁零件切削参数优化系统研究

针对薄壁零件自身强度低、加工易变形的问题,通过优化调整切削参数的大小,进而调整动态切削力大小和控制切削状态,使因切削力影响造成薄壁零件的加工变形量能满足公差要求,且使加工状态始终处于稳定,降低切削震动造成的变形,从而实现薄壁零件的高精、高速、高效加工.     

整体叶盘叶片加工补偿策略及实验研究

目的 降低航天发动机整体叶盘的加工误差,实现产品高精度化。方法 建立整体叶盘叶片加工变形量全局分布有限元模型,考虑补偿加工时刀具修正量与变形误差的耦合效应,采用多次迭代法计算叶片变形补偿量;提出反向重构几何模型补偿策略,利用补偿量对叶片几何轮廓进行重构,重新生成包含叶片变形误差信息的刀轨程序。通过某型号航空发动机整体叶盘叶片铣削加工实验和型面精度测量实验,对变形分布预测模型及所提出的反向重构模型补偿策略进行验证。结果 预测结果与实验结果有很好的吻合度,平均误差为7.96%;新的补偿策略数据嵌入方式高效,可显著降低加工过程中产生的变形误差,将成品精度控制在设计的许用公差范围以内。结论 所提方法可以明显提高整体叶盘叶片铣削加工质量,可为后续磨削加工提供更高型面精度的叶片零件。     

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。     

非薄壁长管类零件校直量计算建模和仿真验证

针对目前国内长管类零件校直量严重依赖人工经验且校直精度低、效率低的问题，开展了长管类零件校直量计算模型研究。基于弹塑性变形理论，通过探究校直过程中长管类零件的变形规律，明确校直力与变形挠度的关系，进而推导并建立了校直量计算模型，可通过此模型计算一定初始变形下校直管件所需的校直量。使用Matlab实现了模型的编程计算，并基于ANSYS软件进行了长管类零件校直过程的模拟仿真，验证了模型的计算精度。验证结果表明：模型计算结果与仿真分析结果的相对误差小于10%,精度较高，可作为校直量制定的重要参考。     

机床热变形及热误差优化研究

为减少热变形对精密加工精度影响,对夏冬两季节机床主轴箱上温升和热变形及环境温度的影响进行了测试分析,并采用BP神经网络模型化的Volterra级数非线性系统实现热误差建模。分析结果表明：夏天环境温度受主轴箱散热影响而温度迅速升高;冬季机床散热较快,主轴箱上温升比较明显,环境温度几乎不变;同一台机床在夏季和冬季的热变形规律相似而变形量稍有不同。通过实验验证了该模型具有预测精度高的优点,为数控机床热误差实时补偿提供了参考。     

基于GA-SVR的数控机床热误差建模

为了提高数控机床加工精度,消除数控机床热误差对加工精度的影响,文章提出了基于GA-SVR(遗传算法-支持向量回归机)的数控机床热误差建模方法.为了构建机床的热误差模型,首先采用温度传感器与位置传感器测量机床的温度与对应的机床主轴变形量.其次把获得的数据进行支持向量回归机建模训练,同时使用遗传算法寻找支持向量回归机相关参数的最优值.最后建立机床热误差模型,并验证模型的准确度.结果表明,基于GA-SVR的数控机床热误差建模方法具有精度高和鲁棒性强的特点.