基于UG的三维装配尺寸面链表组自动生成方法研究

针对目前装配尺寸链不能实现真正意义上的自动生成及在装配尺寸链中很少考虑几何要素的几何公差的问题,提出了一种基于几何要素控制点理论公差表示模型的三维装配尺寸面链表组自动生成方法。在分析装配公差建模的信息组成的基础上,建立了装配公差信息的计算机储存储数据混合图结构。以UG NX7.5为二次开发平台,提取了三维装配体内零件上尺寸公差、几何公差、装配基准以及装配目标等信息。首先,确定了封闭环;然后,根据建立装配尺寸链的最短路径的原则搜索装配公差信息图,建立了三维装配尺寸面链表;最后,根据装配顺序及设计基准将其按零件拆分为三维装配尺寸面链表组。以三正交平面作为装配基准的轴孔装配为例,对该方法进行了验证。研究结果表明,该方法能够综合考虑几何要素的尺寸和几何公差,为后续的公差分析工作打下坚实的基础。     

基于平面度公差映射的统计公差分析方法

为实现带平面度公差的累积与分析,提出了一种基于积分映射的统计公差分析方法。该方法采用二重积分的定义来表示平面度公差,通过将变动要素形成的实体映射为相同体积的柱体,推导出了平面度公差的映射表示模型;在映射模型基础上,根据实际要素形状的不变性和对应随机变量数量的唯一性,推导了包含平面度公差的统计公差分析方法,该解析方法较蒙特卡罗法具有更快的计算效率;以某型飞机组件为应用对象,验证了所提方法的正确性和可行性。     

一种面向薄壁件装配的公差优化分配方法

为实现薄壁件装配的公差分配优化,提出了一种面向制造和变形的公差优化方法。首先,针对薄壁件变形,采用有限元方法将尺寸链环表示为单元,建立了有限元模型。然后,根据单元有限元模型推导了整体有限元模型,并得到封闭环与组成环变形满足的关系。最后,将变形关系作为公差优化的约束条件,推导了薄壁件装配的公差优化模型。以某型飞机登机门外形组件作为实例,验证了该优化模型的合理性和有效性。     

面轮廓度的特征及应用

面轮廓度是形位公差中既有形状公差特征又有位置公差特征的一个要素,它表示任意一种曲面（包括平面、有规则曲面及无规则曲面）相对某一基准曲面的公差。笔者在工作中接触到一些国内外工程技术人员设计的零件图样,发现国内和日本的零件图样中很少使用面轮廓度,而多用一些尺寸公差及垂直度、倾斜度等形位公差,而北美或欧洲一些国家的零件图样中则采用三基面体系基准,大量标注着面轮廓度,而较少使用垂直度、倾斜度等位置公差。     

基于虚拟配合面的带平面度零件装配容差分析

为实现平面配合装配中尺寸容差与平面度容差的耦合分析,构建了虚拟配合面,借助微动平面实现虚拟配合面的参数化表示.基于虚拟配合面,将平面度容差分解为配合中待装配零件在参考坐标系中沿装配方向的平动及其绕坐标轴的转动,平动分解量为平面度容差值,而旋转角度则由平面度容差与配合面的尺寸确定.建立了装配体全局坐标系,构造空间矢量尺寸链,将平动量和转动量映射到尺寸链中,完成了装配容差分析.通过某型飞机机翼组件验证了所提方法的有效性.     

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。     

基于模型的大型曲面外形检测与评定

针对大尺度产品曲面外形检测效率低、精度与评定一致性差等问题,提出了基于模型的曲面外形检测与评定方法。针对飞机蒙皮外形检测,在分析大型曲面检测要求的基础上提出"双截平面法"的布点策略,基于隔框位置在蒙皮CAD模型上进行测点布局与检测路径规划。以激光跟踪仪测量结果作为数据支持,提出基于模型的"点-线-面"曲面综合评定方法:基于点的误差分布可视化反映蒙皮上各点的误差分布情况;线轮廓度反映蒙皮在隔框上的装配质量,是保证飞机外形准确度的关键;面轮廓度反映飞机蒙皮总体装配质量。基于模型的曲面外形检测与评定可快速地对蒙皮模型进行测点布局与路径规划,并能精确地评价蒙皮装配质量。     

面向机构组件装配的偏差源等效分析方法

为实现多种偏差源在机构组件装配容差模型中的准确表达,提出一种面向机构组件装配的偏差源等效分析方法。根据机构组件装配的偏差特点,将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。分析了几何形状偏差的优先考虑原则及对配合零件位置的影响,将几何形状偏差等效为名义值为零的尺寸偏差和角度偏差。建立了装配间隙虚拟连接件模型,将配合间隙偏差等效为虚拟连接件的尺寸偏差。通过分析装配变形对配合零件尺寸和位置的影响,将变形引起的零件尺寸变动耦合到零件的尺寸偏差,将引起的零件位置变动等效为一角度偏差。采用平面矢量对等效后的偏差源进行了统一表示。以某飞机内襟翼机构组件装配偏差源等效分析为例,验证了所提方法的正确性。     

装配体三维公差建模及分析研究

传统的公差分析以平面尺寸链为基础,只能进行尺寸公差的分析,无法考虑形位公差的影响,在零件的制造过程中,受各种加工条件及外界因素的影响,不可避免的存在形位误差,这些形位误差对装配体的功能要求起着重要作用。为了解决此问题,利用雅可比旋量理论建立了装配功能要求与零件公差之间的三维公差数学模型,将该模型融入蒙特卡洛算法中,实现了装配体三维公差统计分析。最后以机床尾座为例,对比了极值法与统计法的分析结果,验证了所述方法的实用性。     

装配系统中零件公差的空间建模及应用

将装配系统分为宏观与微观信息结构,并对零件层内部的几何尺寸公差进行空间建模,将零件内尺寸公差信息和零件间装配关系信息用网络图的形式加以表示。以齿轮装配箱为例,对装配封闭环的公差链进行在三维方向的分析,例证上述表达思想。     

基于特征偏差分布的装配精度快速预测模型

针对传统尺寸链公差分析方法忽略了几何公差对装配精度影响的问题,提出一种基于多自由度偏差的几何公差分析方法。分析了几何公差与多自由度偏差之间的关系,建立几何公差分布统一模型;并在此基础上解析了平面、直线在公差域约束下的多自由度偏差分布;通过装配偏差累计,得到装配精度的解析模型,该模型建立了各自由度方向上偏差分布与装配精度之间的函数关系,实现了几何公差的快速分析。结合某部件装配为例,验证了模型的有效性。     

基于制造公差的复杂机械产品精准选配方法

针对复杂机械产品多质量要求下的选配问题,提出一种基于遗传算法的选择装配方法。以装配精度和装配成功率作为质量要求的评价指标,建立了综合考虑形位公差与尺寸公差的装配质量综合优化模型,能够在保证尺寸公差装配精度的前提下,有效降低产品的形位公差。同时提出了基于影响度的选配优先级评价模型,有效地提高了遗传算法的收敛速度。根据复杂机械产品尺寸链的特点,提出一种以零部件为单元的编码方式,并建立了映射关联矩阵描述多个公差项间的关联关系,综合Pareto支配强度及密集度生成适应度函数作为个体评价规则,以某发动机曲柄连杆机构的装配为例验证了该方法的可行性和有效性。     

考虑配合偏差的装配尺寸链本体化方法研究

为了减少不同配合类型下配合偏差对尺寸链生成的影响,使生成中相关的公差信息能被计算机更好的理解和共享,将本体技术引入到装配尺寸链的自动生成中。首先,通过网络本体语言（OWL）构建装配尺寸链表示模型,根据特征面之间是否有间隙将装配约束类型分成漂移配合和固定配合,将间隙量映射成漂移配合。在此基础上运用OWL断言描述模型中各层的约束关系。然后,构建装配尺寸链本体模型及其推理规则,采用OWL描述其结构化知识,建立相关的类、对象属性和数据属性。其次,对漂移配合类型的装配约束关系进行标记,并进行计量分析,利用SWRL描述推理规则得出偏差影响最小且最短的尺寸链。最后,在建立的本体模型和规则语言的基础上,以滚轮为实例验证了方法的可行性。     

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。     

连杆位置精度检验量规设计

位置量规是检验零件关联被测要素的实际轮廓是否超越规定理想边界的量规。当零件的尺寸公差与形位公差遵守最大实体原则或关联要素遵守包容原则时,其实际轮廓应被限制在实效边界或最大实体边界之内,都可用位置量规来检验。如图1所示,连杆小端孔(mm)的尺寸公差与平行度公差(位置公差)遵守最大实体原则,因此,应优先选用位置量规检验平行度。位置量规只能控制关联要素的作用尺寸在理想边界之内,不能测出零件的实际尺寸和形状误差的具体数值。但它能迅速准确地反映被测要素实际轮廓上定形尺寸与形位公差的综合结果,保证零件装配时的互换性。图1…     

飞机壁板件装配偏差的刚柔混合建模方法与应用

飞机壁板组件的装配质量影响飞机气动外形准确度,其装配变形规律复杂,传统的尺寸链方法主要考虑刚性装配偏差,精度不高。文中提出一种刚柔混合的装配偏差建模方法,采用确定性定位方法计算偏差源错综复杂的刚性偏差,及有限元模拟计算蒙皮因法向刚性小而产生的柔性变形,合理预测壁板外形轮廓度,并对超差尺寸进行基于敏感度分析的容差优化,最终实现对外形偏差的控制。在某国产飞机壁板试验件的装配偏差分析中得到验证。     

基于公差图的飞机部件交点装配数字化协调方法

为适应数字化协调和坐标点数字化测量设备在飞机装配中的广泛应用,以飞机部件交点装配为研究对象,提出基于公差图的飞机部件交点装配数字化协调方法。首先,将装配特征几何要素映射为欧氏空间中的点,建立特征公差域与公差图之间的映射关系,将特征几何要素变动映射为欧氏空间中的公差图。再对公差图进行降维,以获得特征几何要素变动的2维和3维空间域。然后,针对部件交点装配的协调要求,构建各交点轴线的公差图,用同一基本单形统一表示各交点轴线的公差图。接着,利用闵可夫斯基和方法对统一后的公差图进行累积,得到协调要素的累积公差图。并依据累积公差图和交点轴线公差图的几何关系进行公差累积与分配。最后,以叉耳式机身—机翼交点对接装配为例进行公差分析。应用实例表明,该方法直接以点空间坐标作为误差累积和公差分配的对象,可满足面向点测量模式的数字化装配容差控制需要,为部件交点装配数字化协调提供了一种新途径。     

串行布置的多装配尺寸链组公差分配优化设计

针对航天产品在装配过程中面临需同时满足多个装配要求而导致的公差分配不合理问题,通过构建串行布置的多装配尺寸链组,将多个装配要求分配给组内成员尺寸链,基于加工成本—公差模型和质量损失模型,以成员尺寸链公差,原装配尺寸链公差和加工能力为约束条件,建立了多装配尺寸链组的多目标公差优化分配数学模型。在Pareto机制下,采用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对数学模型进行求解,进而得到模型的Pareto前沿曲线图。以某航天企业产品复材箱体中纵筋与环筋的装配为例验证了公差优化分配模型的有效性和适用性,为公差优化分配提供更多的解决思路和理论依据。     

基准转换在生产应用中的分析

以槽形零件为例,分析了槽加工中对称度和尺寸公差不易控制的加工难点,并针对加工完成后出现槽尺寸变大的问题,提出在加工槽时把基准孔转换到零件外表面上的实体平面的加工方法。同时提出在尺寸链计算中,将含有零尺寸对称度位置公差换算为对称偏差计入尺寸链的方法,并建议在尺寸链反计算分配公差时采用不完全互换法更符合实际尺寸的分布规律。     

基于自由度变动的平面要素尺寸公差数学模型

公差信息是CAD/CAM集成中必需的信息之一。在现行的国家标准中,采用图例及文字说明的形式来定义公差,适合于手工设计环境,不适合于计算机的表达、处理以及在各阶段的数据传递。建立基于自由度变动的平面要素尺寸公差数学模型,以自由度变动作为平面要素尺寸公差模型变量,用数学的方式来描述和解释公差信息中成员的含义,一是平面要素公差域的形成与表示;二是变动后平面要素的形成与表示。这对CAD/CAM集成有着十分重要的意义。