尺寸公差与形位公差混合优化分配

为解决尺寸公差与形位公差混合优化分配问题,提出了一种公差优化分配方法.根据成本-公差函数和尺寸公差与形位公差的关系,建立了以最小制造总成本为目标的非线性公差混合优化分配模型.该模型的约束包括装配尺寸链的功能要求和加工能力.求解该模型能同时得到优化的尺寸公差和形位公差.最后,分别用公差混合优化分配法和传统方法对一个实例进行公差分配,结果表明所提方法比传统方法更优越.     

多公差耦合装配结合面误差建模与公差优化设计

以装配结合平面为研究对象,分析多种公差耦合情况下零件间装配结合面误差建模和公差优化设计问题。采用小位移旋量(Small displacement torsor,SDT)描述公差,针对不同类型公差建立零件平面误差模型,通过蒙特卡洛模拟法获得装配平面误差变动分量的实际变动区间带宽,通过响应面法建立误差变动分量实际变动区间带宽与公差间的显式函数关系;建立包含零件加工误差与装配过程误差的装配结合面综合误差模型。将该方法扩展应用于复杂装配体的装配误差建模中,实现了在设计阶段对装配精度的预测。以加工成本为目标,装配精度可靠度为约束,进行零件公差的优化设计。以一典型产品精度设计为例,验证了用该方法预测装配精度和优化零件公差设计的可行性与实用性。     

基于约束网络的公差设计方法

采用优化方法进行公差设计难以结合设计经验，为此，提出了基于约束网络的公差设计方法，深入讨论了公差设计约束网络模型的构成，以及利用区间过滤机制的模型求解算法框架，并阐述了实际公差设计约束协调系统的结构及工作原理。最后给出了该方法在减震器弹簧公差设计中的应用实例。     

生长型设计中公差进化设计方法研究

为实现生长型设计中尺寸链及形位公差项目的自动生成,在产品结构设计自动化技术基础上,研究生长型设计中公差进化设计的策略与原则。指出生长型设计中紧随结构的自顶向下、不断进化,公差进化设计模型也呈现为一种层次式结构;同时由于功能表面及其名义特征所具有的承载功能及几何信息的特点,可作为公差进化演绎的单元载体;在此基础上建立公差进化设计的基本过程模型。提出产品结构进化设计中,构建基于功能表面的装配网络以及基于名义特征的约束网络的双层装配约束网络的基本方法,给出辅助公差进化设计的公差断言;在此基础上,给出基于双层装配约束网络及公差断言的尺寸链及形位公差进化设计的基本过程。以活塞精镗销孔夹具的公差设计为例,说明所提出的公差进化设计方法在生长型设计中的成功应用。     

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。     

基于实际工况的装配体公差优化分配

合理的分配装配体中各零件的公差是保证产品性能和降低企业开销的基本方法之一。目前的公差优化分配以尺寸公差为主,较少涉及形位公差,且假设零件为刚体,忽略了实际工况对装配性能的影响。为解决上述问题,以修正的雅可比旋量模型为基础,同时考虑旋量参数之间的约束关系,并结合公差成本函数,建立了实际工况下装配公差优化分配模型。最后,利用遗传算法(GA)对机床尾座进行公差优化分配,对理想情况和实际工况下的分配结果比较分析,结果表明所提方法适用范围广更符合工程实际。     

尺寸精度约束下再制造产品零部件选配优化方法研究

合理选配再利用件、再制造件、新件等不同来源形式的零部件,是保障再制造产品质量与成本的关键环节。针对待选配零部件尺寸公差对再制造产品质量损失、成本的双重影响特征,通过设计零部件尺寸公差的精度分级机制,实现再制造产品各零部件尺寸精度不低于原新品,获取可行选配方案集;进一步以产品尺寸链精度不低于原新品为约束,建立关于零部件尺寸公差的再制造产品尺寸链精度损失函数、再制造产品总成本函数,构建面向再制造产品成本与质量协同优化的多目标选配优化模型,采用协同进化算法获取最终的选配优化方案,实现在全面提升再制造产品及其零部件尺寸精度的同时,降低产品成本。最后以某机床的再制造进给箱零部件优化选配为例,验证了所提出方法能够有效解决零部件来源形式多、尺寸精度与成本差异性大环境下,以不低于新产品尺寸精度为约束的再制造零部件选配优化问题。     

长缝光谱仪主结构的稳健优化设计

为了减轻长缝光谱仪（LSS）主结构的重量,保持结构响应高稳定性,对LSS主结构进行稳健优化设计。分析结构尺寸加工公差和材料参数波动等不确定性因素对LSS主结构稳健性的影响。调整结构尺寸加工公差,建立以结构质量为目标、以结构频率为约束的LSS主结构稳健优化模型。应用蒙特卡罗模拟方法和蚁群优化算法对稳健优化模型进行优化求解。稳健优化后的结构质量为33Kg,比初始质量减少17.5%;频率为77 Hz。稳健优化最优结构质量较确定性优化略高,但结构响应更为稳定,具备抵抗尺寸波动和材料参数波动的能力。满足设计要求。采用的设计方法对类似结构的稳健优化设计有参考意义。     

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。     

一种面向热膨胀性能的公差设计方法

双材料点阵是实现热膨胀设计最有效的途径之一,然而制造误差会对热膨胀性能造成影响,传统公差理论无法保证产品性能的精确实现。提出了一种能保证双材料点阵等效热膨胀系数精确实现的功能性公差设计方法。首先,分析尺寸的热膨胀效应,根据结构热膨胀性能的极限情况进行变量分组;然后,分析尺寸敏感度,分别采用逐步降低敏感尺寸的公差等级和优先降低非敏感尺寸的公差等级两种方法对尺寸偏差优化模型进行改进;最后,通过对三种热膨胀性能的胞元进行公差设计,验证了方法的正确性。本文首次考虑了双材料结构的公差设计,建立了公差设计和结构热膨胀性能之间的关系,对双材料点阵的制造与应用具有很大的理论和实际意义。     

基于新一代产品几何技术规范的工作载荷下公差建模

传统的公差模型以刚体假设为前提,无法考虑机械系统在工作载荷下的变形,而实际工作过程中机械系统性能与各零件在工作载荷下的变形关系密切,为解决此问题,基于新一代产品几何技术规范标准中的认证表面思想提出一种修正公差模型,考虑复杂变形对公差分析的影响,更为真实准确地对系统功能末端的空间位置进行精度预测.采用小位移旋量法和齐次坐标变换法建立传统公差模型;根据认证表面的思想提出拟合配合表面的概念,再根据实际变形表面、拟合配合表面与理想设计表面的空间位置关系,提出修正传统公差模型的方法;给出获取修正矩阵的步骤,建立修正公差模型,进行工作载荷下的公差分析,得到封闭环尺寸的分布规律.以某尾座顶尖为工程对象,证明了该方法的可行性.     

面向微电机性能指标的关键零部件公差优化

以某型号永磁直流微电机为研究对象,研究了微电机关键零部件尺寸偏差与性能偏差关系的建模方法．首先对微电机性能与关键零部件尺寸的关系式进行泰勒展开,然后利用回归分析方法确定泰勒展开式的偏导数．最终得到微电机关键零部件尺寸偏差与性能偏差的关系模型、在此基础上．以微电机关键零部件的公差成本作为目标函数．以微电机的性能要求和加工经济精度作为约束条件,对微．电机关键零部件公差进行了优化设计,并对优化后的结果进行对比分析,结果表明。该微电机公差优化建模方法切实可行     

虚拟环境中公差域建模技术

在分析各类尺寸和位置公差对应的公差域形状、大小及公差域局部坐标系的基础上,提出以公差域的边界表达及其对几何要素的约束作用为核心、以几何面数学方程组形式表达公差域的边界、以约束方向向量和偏差向量表达公差域对几何要素的约束作用的尺寸公差与位置公差统一的公差域模型,并运用该模型实现了圆柱域、同轴圆柱域及两平行平面域的公差域约束几何变动范围的求解。借助ACIS几何造型工具开发了原型系统,实现了虚拟环境下的公差域构建和可视性显示,相关模型和算法也通过实例进行了验证。     

计算机辅助离散公差设计

本文研究了以零件制造成本最低为目标，设计技术要求和预期装配成功率为约束的尺寸链、尺寸公差离散设计问题，提出了计算机辅助离散公差设计的数学模型及相关算法，并进行了实例分析研究。     

基于蒙特卡洛模拟与响应面方法的公差建模

针对现有机床精度设计方法实用性不强的问题,提出了一种基于蒙特卡洛模拟与响应面方法的公差建模方法。采用基于数学定义的公差分析理论建立公差的变动不等式与约束不等式;运用蒙特卡洛模拟法进行仿真试验,模拟实际公差表面的变动,生成公差变动要素的实际变动区间;以公差与试验得到的公差变动要素实际变动区间带宽值为建模样本,运用响应面方法建立两者间的响应面模型;对一个典型实例进行分析,分析结果表明,该方法符合工程实际,具有较高的建模精度及技术经济性。     

PRO/E CE/TOL在模具设计中的应用

三维设计软件以其卓越功能引领设计领域,PRO/E作为其中一种有着强大的功能。本文运用PRO/E软件对模具总成进行设计及装配,同时运用自带的PRO/E中的CE/TOL(公差分析)模块对所设计的模具零件及零件装配的全过程进行公差分析与综合优化,确定各零件的公差在装配过程中影响关键尺寸公差的约束及其敏感度,通过改变个别零件的关键尺寸的公差约束即公差的优化过程,达到模具装配后的合理间隙,减少发生干涉和精度超标的概率,提高模具精度。     

考虑产品性能偏差约束的公差优化设计

实际生产过程中,影响加工成本的因素很多,很难用一个统一的数学模型来精确描述所有类型的加工成本-公差关系。以产品加工成本与质量损失成本之和最小为优化目标,以产品性能偏差与经济加工精度为约束,建立了产品的公差优化模型;然后采用遗传算法对优化模型进行求解;最后以某型号汽车空调压缩机为例验证该模型的有效性。     

基于灰色粒子群算法的飞机装配公差多目标优化设计

为全面考虑公差对制造成本的影响,将装配成本引入飞机装配公差优化设计模型,针对典型的飞机装配工艺方法,提出一种基于制造成本和质量损失的公差多目标优化设计模型,进而实现不同装配方法约束下的公差优化设计。将灰色关联理论与粒子群优化算法相结合应用于公差优化设计,根据公差设计特点提出改进策略,使其能够有效实现模型的求解。以某飞机典型组件为例,验证了该方法的有效性,并对不同装配方法的公差设计结果进行了对比分析。     

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。     

基于性能稳健偏差的区间型参数稳健设计优化

提出了基于系统性能稳健偏差的稳健设计优化方法。该方法针对区间型参数非梯度性能函数的稳健设计问题，应用性能稳健偏差概念评估目标性能函数和约束性能函数的稳健性，形成了三层次稳健设计优化模型：①搜索优化设计点；②迭代策略搜索设计点的目标函数和约束函数的稳健偏差；③优化寻求给定性能偏差所对应的稳健性指数。该方法可获得同时满足约束条件和目标值稳健性要求的优化设计，并输出目标值及其稳健偏差。用三杆桁架结构稳健设计优化说明了该方法的用法和特点。