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。     

虚拟装配系统中精度信息表达方法的研究

精度信息是产品虚拟装配系统中模型信息的重要组成部分.针对传统精度信息表达方法上存在的不足,研究了虚拟装配系统中尺寸公差、形位公差的数学模型与表示模型的表示方法.提出了一种基于数学不等式的数学模型与一种基于约束关系图的表示模型.     

基于模拟退火法的公差并行优化设计

在考虑装配功能要求、加工方法选择、加工余量公差、经济加工精度范围等约束因素的基础上，建立公差并行设计的数学模型，并应用模拟退火法计算。     

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。     

数字化公差控制效果预测方法及其公差数学模型的建立

针对机床系统的数字化精度分析及其公差设计需求,提出了一种计算机辅助公差分析与设计方法。以定义面向系统的几何要素公差语义为基础,推导了几种基本几何表面的公差数学模型,模型包括几何表面在6个自由度上的约束,并表示为齐次坐标变换矩阵的形式以方便与机床系统误差模型的兼容。最后给出了公差控制效果预测方法的示例。     

轴系过盈联接面形状误差的映射关系研究

过盈联接是轴系零件之间一种常见的配合形式。以轴系中轴与轴套的过盈联接结构为对象,通过多个截面的误差测试与曲面拟合描述过盈联接面的形状误差,将形状误差等效为零件表面离散节点的实际位置相对于理想位置的偏移,采用有限元节点偏移构造实际轴与轴套过盈联接结构的有限元接触模型,分析配合面过盈量、形状误差以及装配状态等对轴套外圆柱面几何特征的影响,建立过盈联接结构形状误差的映射与传递关系,为轴系精度分析、轴系零件选配以及装配工艺参数选择提供基础。     

生长型设计中的层次式产品建模

把生命系统的创造性和创新智能充分利用到产品设计中，提出了以生命为原型的生长型产品结构设计方法。在生长型设计中，随着设计过程的演绎，产品模型所包含的信息呈开放式膨胀。根据生长型设计过程的特点，在产品结构设计自动化技术基础上，研究了生长型设计中产品的结构组成及其装配模型的表达，提出了机械产品分层结构模型和建模方法。首先，将生长型设计过程中的信息传递单元分解为动态装配体、功能表面副、功能表面以及功能表面的名义特征四个层次，在此基础上从生长型设计的基本组成单元、产品装配关系模型、零件模型以及公差模型等角度分层次建立了产品模型，解决了生长型设计过程中产品信息的组织、表达及规划问题，为基于产品信息传递的产品概念结构生长、公差分配奠定了基础。最后，实例证明了该产品模型的有效性。     

基于有限元法的薄壁变形机匣件限位检测方法研究

为了提高带有形位误差的薄壁机匣件使役性能,研究了一种限位检测方法,通过改变约束表面的约束方式来探究约束表面和相关表面的变形规律。不同的约束方式对约束面都能够起到限位作用,限制量为0.064 mm,对相关表面的限制量为0.052 mm。只考虑单一约束因素时,压板位置的改变对约束表面的限制作用比压板数量和压紧力大。综合考虑3个因素,压紧力较大、压板数较多,压板压在接触面变形较大位置的可能性就较大,对约束表面的限位效果较好。结果表明:模拟装配的预测值与实测值相对误差在10%以内,有限元模型准确有效,能够预测机匣件的装配情况,提高机匣件的装配质量,为加工制造端提供反馈信息。     

面向质量目标的机械产品选配优化研究

为提高机械产品选配成功率和配合精度,减少装成品质量波动,考虑零件自身的质量损失和零件配合造成的质量损失,构建了表征产品质量的测度函数。考虑装成品质量波动、选配成功率、装成品配合精度三者之间的协调性,以最大化综合选配质量指标Q为目标,建立了基于解构造图的选配模型。把待选配零件抽象为选配模型的中间节点,采用蚁群算法,求解待选配零件的较优选配组合。最后,以曲柄组件的选配过程为例,验证了模型的可行性和有效性。     

端面铣削工件表面粗糙度数学模型与实验验证

目的 针对多种表面粗糙度影响因素的耦合作用使轮廓形成机理不清,导致表面粗糙度数学模型存在表面质量智能管控工业应用预测精度不足的技术难题,建立端面铣削工件表面粗糙度数学模型。方法 首先,基于加工运动学机理和刀具几何学分析端面铣削工件表面轮廓形成机理,建立考虑刀具跳动的工件表面轮廓模型以及轮廓高度偏差关于铣削力的补偿函数,并通过卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)进行解析。其次,建立端面铣削表面粗糙度数学模型。最后,进行可转位面铣刀端面铣削ZG32MnMo的实验验证,分别采集轮廓数据与铣削力信号,建立以铣削力为输入、轮廓高度偏差数据为输出的铣削数据集,训练卷积神经网络解析轮廓高度补偿值并验证理论模型的准确性,对比分析考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型与CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型的精度。结果 CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对加工重叠区与非重叠区内沿刀具进给方向的轮廓算术平均偏差Ra的预测误差分别为18.71%和14.14%,与考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型相比,精度分别提高了10.61%和32.83%,CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对轮廓单元的平均宽度Rsm和支承长度率Rmr(c)的预测结果与实验值吻合。结论 考虑刀具跳动以及动态铣削力耦合作用边界条件的表面粗糙度数学模型能够有效预测端面铣削表面粗糙度,可为在质量管控工程中的应用提供理论指导与技术支撑。     

基于极值法与统计公差法的不同尺寸公差分配方法的研究

对装配体的尺寸公差分配是产品公差设计中的一项重要环节。公差的大小决定着产品的制造成本,对装配尺寸公差进行合理分配具有重要意义。然而在两种不同的公差分析方法下其各种公差分配也有所不同。文章介绍了目前装配尺寸公差分配的主要方法,有等公差法、等精度法和最优化分配法等。结合齿轮轴工程实例,分别运用极值法和统计公差法对各种尺寸公差分配方法进行分析研究。其结果表明,在实际运用中利用装配功能公差链统计公差法约束条件并考虑加工方法的经济性公差约束条件对装配尺寸公差进行分配为最优化分析方案。并将其集成到计算机公差设计系统中。     

高精度薄壁铜套加工工艺优化及夹具设计

借助于夹具,改变薄壁零件加工过程中受力状态,将零件受径向力改变为受轴向力,消除径向力影响。由夹具精度保证零件精度,同时提高加工效率,减少辅助时间。优化加工工艺过程,对保证零件加工质量起到积极作用。     

考虑几何公差的设计与工序公差并行分配研究

设计与工序公差并行分配大多数集中于尺寸公差的并行设计上,较少考虑几何公差。研究的目标是对并行公差模型进行扩展研究,以便考虑几何公差要求。首先,根据几何公差各自的特点,将其转换为等效尺寸公差或仅作为附加加工约束处理;然后,以期望质量损失和制造成本之和最小为目标函数,以产品功能约束、几何公差约束和经济工序边界约束为约束条件,对并行公差分配模型进行扩展,并采用非线性规划技术对扩展后的模型进行求解以获得优化的设计公差和工序公差值;最后,通过滚轮装配的并行公差优化分配实例验证该方法的有效性。     

水轮机下环铸件凝固过程热应力模拟分析

采用数值模拟方法对水轮机下环铸件凝固过程中的应力场进行了模拟和分析。模拟中采用接触单元法处理铸件与砂芯之间力的作用,改进了传统的铸件/铸型边界条件处理方法。文中重点分析了下环凝固过程中准固相区的受力情况,根据准固相区受力特点建立了适当的热裂判据,对下环凝固过程热裂倾向性进行预测。实际生产结果与预测结果相符合。     

考虑夹具接触约束的FSW焊接变形的固有应变法预测

为高效高精度地预测大尺寸结构FSW焊接变形,基于考虑夹具接触约束的热弹塑性仿真结果,在分析塑性应变的区域分布特点的基础上运用固有应变法进行分区映射,发展了一种有效的焊接变形预测方法.针对小尺寸6061-T6铝合金板材FSW焊接,将接触约束状态和固定约束状态下的焊后变形预测值与实验值进行了对比分析,结果表明接触约束状态的...     

压铸模制造中的配合加工

本文针对模具属单件生产的特点,介绍在压铸模制造的全过程中采用配合加工工艺。对两个零件的接触,不接触、组合及同一零件中各尺寸的配合加工工艺中,选择最合理的加工工艺路线及先后次序,必要的配合加工部位,最佳的配合加工时间。达到有利于符合加工精度及提高生产效率。在压铸模制造中有两种功能不同的尺寸,一种是制件要求的工作尺寸,另一种是组成压铸模各零件之间互相配合的尺寸。大多数尺寸注有公差,工作尺寸的公差,是为了满足制件的技术要求和使用性能而设计出来的,一般取制件公差的1/3～1/5,再圆整到符合标准公差,特殊情况可取1/8。配合尺寸公差是为了保证模具中零件互相配合要求而设计出来的。通常,由于制件有互换性要求,所以要保证符合工件尺寸几何要素的互换性。但由于压铸模生产基本上属于单件生产,模具零件配合尺寸要达到互换性,将提高模具制造成本,延长模具制造周期,很不经济。所以,没有必要符合尺寸的互换性,只需采用配合加工的方法。采用配合加工时,两只配合零件不能在同一个时间内加工,要等其中一只零件加工完毕后,才能加工另一只零件与之相配合。     

导向器无屑加工技术通过省级鉴定

导向器是某产品之重要零件。形状特殊且复杂,尺寸精度、重量精度及表面粗糙度要求很高,常温机械性能不低于正火状态之数据。原采用无缝钢管机加工工艺生产。沈阳新光动力机械公司高级工程师穆永起主持研究成功了导向器无屑加工新技术,并通过了省级鉴定,投入了大量生产。该技术综合运用热轧、冷拉、精密剪切等压力加工手段,成功地生产出直接用于装配的导向器零件。和原工艺相比,不必进口无缝钢管,为国家节省了大量外汇,尺寸精度和表面