基于三维模型的航天器装配精度预测方法

针对航天器的装配精度准确预测问题,提出一种基于三维模型的航天器装配精度预测方法.分析了航天器结构的装配连接特点,建立了包括装配体模型、零件模型、结构模型和公差模型四个层次的航天器装配精度信息模型;构建了三维模型坐标系,分析了航天器装配关键节点的公差作用影响以及不同几何坐标系下的装配公差作用转化机理;利用最小偏差传递路径原理搜索得到了航天器的装配公差传递路径,并采用极值法实现了装配精度预测.以航天器的舱段对接和设备安装为例,对所提方法和算法进行了验证.     

基于特征的公差分析与综合中尺寸链的自动建立

在特征造型基础上阐明了零件和装配体中尺寸、公差的表达和记录，并讨论了尺寸、公差链自动建立的一种方法，以便进行公差分析与综合，使产品成本和精度最佳协调。在产品的三维实体模型上，设计者只需捡取待分析的封闭环的两个端元素，程序就会在零件模型和装配模型中自动搜索建立与此封闭环有关的尺寸链，并确定尺寸链各环的增减性。     

基于多色集合理论的机床进给系统装配精度模型

为了弥补在机械装配过程中产品装配精度难以保证的不足,提出一种基于多色集合理论的产品装配精度模型,为设计者在设计阶段提供一种有效的装配精度自动化计算手段。该模型提供了一套计算机辅助装配体装配精度自动生成流程,模型中构建了装配约束关系矩阵、装配特征表面约束围道关系矩阵、装配公差类型围道布尔矩阵及装配空间关系围道布尔矩阵,并采用邻接矩阵的方式对其进行计算机存储,实现了从提取零件装配表面特征及特征约束到装配体整体精度之间的全过程映射。该模型同时包含设计过程中需要考虑的产品功能需求、几何特征、公差准则、公差分配规则等外在约束条件,进一步说明了模型的准确性和实用性。通过该模型在数控机床进给系统的应用验证了模型的有效性。     

一种面向可装配性的公差分析方法

基于新一代产品的几何技术规范,分析了装配体的几何信息构成,给出了基于自由度分析的变动域建模原理和变动域-SDT(small displacement torsor)映射关系,采用齐次坐标变换描述了特征几何变动在装配体中的传播和累积,建立了包含零件公差信息和装配间隙信息的装配公差累积模型;构建了公差回路的矩阵表达式,用两个简单装配公差分析实例说明了零件可装配性条件及分析过程;最后以一个工程计算分析实例验证了方法的正确性。     

基于状态空间模型的精密机床装配精度预测与调整工艺

在精密机械装配过程中,整机装配精度保障不能仅通过零件公差设计,还必须通过测量与调整等装配工艺共同实现,因此需要建立装配过程偏差传递预测与控制的数学模型,定量描述装配调整工艺对最终整机精度的影响。运用微分运动矢量作为各装配工序误差状态的统一表达方式,构建了零件公差模型、几何特征测量结果与装配过程偏差源数学表达的对应关系,提出了描述精密机床装配过程中关键几何特征变动、特征测量、调整的偏差传递状态空间模型。基于该模型,根据当前装配工序偏差与装配调整工艺对整机精度的影响规律预测,确定本道工序装配调整策略,从而保障整机装配精度。最后以精密卧式加工中心为对象进行计算分析,验证了该建模方法的有效性。     

基于特征的公差分析与综合尺寸链的自动建立

在特征造型基础上阐明了零件和装配体中尺寸，公差的的记录，并讨论了尺寸，公差链自动建立的一种方法，以便进行公差分析与综合，使产品成本的精度最佳协调。在产品的三维实体模型上，设计者只需检取待分析的封闭环的两个端元素，程序就会在零件模型和装配模型中自动搜索建立与此封闭环有关的尺寸链，并确定尺寸链和环的增减性。     

基于配合约束的几何公差分配方法

当公差原则为相关原则时，如何建立相关尺寸公差到几何公差的定量转换关系，实现几何公差的精准分配，是该领域亟待解决的问题。通过几何公差自顶向下分配的定性分析与定量计算，提出一种基于配合约束的几何公差分配方法。根据配合公差、互参照公差和自参照公差之间的约束，构建了基于配合约束的公差关联模型；基于上述关联，构建了与产品结构同步的几何公差设计过程模型；将装配接点作为配合公差传递的基本载体，根据装配接点的顺序和表面类型，提出了相关配合表面旋量矩阵的分析方法，并基于旋量矩阵生成相关表面的几何公差约束；以基于旋量矩阵的公差约束、加工精度约束和互参照公差对自参照公差的约束为约束条件，以最小总公差成本为目标函数，利用遗传算法实现了几何公差数值的优化。最后，以曲轴活塞机构为实例进行了几何公差的分配，经与经验法对比，验证了该方法的经济性与有效性。     

虚拟装配中装配公差的检验分析

装配性能分析的主要内容之一是装配公差的分析。阐述了虚拟装配系统中公差并行设计的过程，建立了零件尺寸公差与装配体配合公差的模型，利用约束关系图表达了零件尺寸信息与装配体配合关系信息，利用尺寸公差模型与约束关系图通过有关算法生成装配尺寸链。介绍了公差分析的两种方法，并以孔轴的径向配合为例，利用极值法进行装配公差检验，针对检验时出现的各种不合理结果进行了详细分析，并提出了设计公差相应的修改意见。     

基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法

为提高复杂机械产品的装配精度和装配质量稳定性,提出一种基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法。对关键工序的质量控制点公差带进行细粒度划分;从装配精度角度出发,引入田口工序能力指数构建质量损失—公差函数;综合考虑装配过程中两种作业(基本作业和辅助作业)类型的时间调整损失,建立装配时间调整费用—公差函数;在上述两函数的基础上,通过加权聚类建立装配损失—公差函数模型,以描述质量控制点的总损失与公差的关系;构建基于最短路径的公差带在线优化模型,将装配损失—公差函数作为权函数,以最小损失为目标进行搜索,实现对后续质量控制点公差带的在线优化。以某型发动机缸盖螺栓拧紧过程为应用实例,验证了上述方法的可行性和有效性。     

基于UG的装配公差图自动搜索算法的研究

当前装配公差分析和设计一般是基于尺寸链原理,只考虑了装配零件的尺寸公差,并未考虑装配零件的形位公差,因此基于尺寸链原理的装配公差分析方法是有缺陷的。如何能使装配公差分析更贴近实际零件的装配是要解决的问题。基于图论知识和UG二次开发平台,对三维装配体模型建立装配链图,在此基础上查找零件几何公差的传递路径,为进一步探究零件几何公差的积累效应、装配体公差分析和综合应用做准备。     

基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计

提出一种基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计方法。分析二维多工位装配尺寸偏差传递关系,建立由定位销和零件定位孔(槽)公差引起夹具定位偏差的偏差流状态空间模型。采用数论网格方法对定位销和零件定位孔(槽)公差进行采样,将得到的公差样本代入夹具定位偏差模型,求得夹具定位偏差样本空间,将夹具定位偏差作为状态空间模型的输入偏差,提出基于状态空间模型的二维多工位装配成功率计算方法。继而应用Taguchi正交试验直观分析方法,分析得到影响装配成功率的主要因素即夹具系统定位销副关键公差,运用回归正交组合设计拟合得到二维多工位装配成功率与夹具系统定位销副关键公差的响应面模型。以定位销、零件定位孔(槽)制造成本所构成的装配成本最小化为目标,二维多工位装配成功率为约束,建立二维多工位装配夹具系统定位销和零件定位孔(槽)公差可行稳健设计模型。以汽车车身地板二维三工位装配为例,建立其公差可行稳健设计模型并对该模型进行计算与分析,结果表明在装配成本增幅较小的情况下,采用稳健约束后可显著提高公差设计的可行稳健性。该方法为二维多工位装配夹具系统公差稳健设计提供了一种新途径。     

基于间隙连接件和多维矢量环的机构装配精度预测

为了准确有效地实现机构装配的精度预测,提出一种基于间隙连接件和多维矢量环的精度预测方法。根据机构装配的特点,将其偏差源分为零件几何位置偏差、几何形状偏差和装配位置偏差三类;建立了装配间隙连接件模型,用间隙连接件的定向角描述零件的配合位置;定义了零件的基准参考结构,并基于装配约束建立了零件的基准路径和偏差传递路径、装配体多维矢量环和矢量方程;利用一阶泰勒展开和矩阵变换方法求解偏差源敏感度矩阵,进而用极值法得到了机构装配精度预测值。以某飞机内襟翼机构装配精度预测为例,验证了所提方法的有效性。     

装配体公差建模方法研究

为实现装配体公差建模,即在计算机中表示装配体的装配关系和零件本身的公差属性,提出一种综合建模方法,该方法将装配关系模型和零件公差模型相结合.装配关系模型包含父子装配单元之间的从属关系、装配单元之间的约束关系;零件公差模型采用基于关键特征和有向图的建模方法.并结合实例进行了分析验证.     

考虑表面形貌与受力变形的装配精度分析方法

提高精度是机械制造学科永恒的追求目标之一,随着精密机电产品不断追求更高精度,装配精度分析的精确性要求也在不断提高,在此背景下,提出综合考虑表面形貌与受力变形的装配精度分析方法.首先,以非理想表面模型为基础,通过小位移旋量模型以及基函数线性叠加方法分别对定位/定向误差、形状误差进行建模;并基于共轭梯度-快速傅里叶变换算法...     

基于工序加工能力的并行公差优化设计

提出一种基于工序加工能力的并行工序公差优化设计方法。在产品的初步结构设计阶段，通过相配零件的加工工艺规划把装配功能公差表示为零件的工序公差，建立以加权制造总成本最小为目标，以并行公差链、标准化的工序公差系数、机床最大经济极限公差为约束的非线性并行公差优化设计模型，求解该模型得到最佳的工序公差。最后给出了并行公差优化设计的一个工程实例，结果表明，所提的方法具有比传统串行等精度方法更合理、工序公差数值更大的优点。     

考虑形位公差的二维装配公差分析

形位公差是零件形状、位置特征变动的结果.虽然形位特征变动也可对装配的性能产生很大的影响,但是目前装配公差分析的研究主要集中于尺寸公差而很少考虑形位特征变动,迄今为止尚无一种较完善的包括尺寸公差和形位公差的分析方法.本文提出了一种新的基于矢量环装配模型的包括几乎所有形位特征变动的二雏装配公差分析的方法.研究的重点是如何在矢量环装配公差分析模型中实现形位特征变动的描述,这种描述有助于考虑所有变动对于装配的影响从而实现包含形位公差在内的二维装配公差分析.最后给出一个工程应用实例,说明所提出的方法的有效性.     

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。     

基于小位移旋量和热变形的平面公差建模方法研究

零件的公差分析是装配体累积公差分析中重要的环节,公差模型建立的正确与否将直接影响累积公差分析的结果。文中针对高温引起零件的热变形,基于小位移旋量理论,研究部分功能表面热变形与几何变动公差的合成方法,为累积公差分析提供公差模型,为公差的合成奠定基础。     

不等公差分组互换装配法

一、等公差分组互换装配法的优缺点所谓等公差分组互换装配法 ,对于常见的组成环数为 2的孔轴配合 ,是将封闭环公差均等地分配给轴和孔 ,然后各自同方向增大ｍ倍 ,轴和孔加工公差相等 ,零件测量后再分成ｍ组 ,对应组号的零件相互装配 ,以保证各组获得相同的装配精度 (见图 1)。这种方法的优点是计算简单 ,组对应关系明确 ,使用方便 ,每一对应组内的零件完全互换。图 1　等公差分组互换装配法但是 ,等公差分组装配法存在明显的不足 ,一是对应组互配时 ,各对应组的零件数量最好基本相等 ,在实际生产中只有在极少数情况下才可以满足这种要求 ,…     

基于CE/TOL的滚刀轴部件公差分析与优化

为了合理地分配滚刀轴部件各零件的尺寸与公差,优化产品设计,利用Pro/E软件对滚刀轴部件进行三维设计。根据功能要求确定分析目标,将分析目标作为封闭环,借助装配模型确定尺寸回路。使用公差模块CE/TOL分析该尺寸链中各组成环对分析目标的影响程度,依据尺寸的贡献度和敏感度找出对封闭环影响最大的关键尺寸。优化关键尺寸及其公差,从而在满足功能的前提下扩大零件公差,提高零件合格率,降低生产成本。