基于变动几何约束网络的公差设计研究

在阐述和完善变动几何约束的定义和分类,变动几何约束网络的生成及其运动学模型的基础上,研究了计算机辅助公差类型的生成规则、方法,公差网络的表示方法,以及公差大小的最优分配方法。给出了基于三维CAD系统的计算机辅助尺寸公差和形位公差综合设计的总体框架和原型系统。实例分析验证了此系统的有效性。     

基于一致性分析的公差传播方法

在深入研究区间约束满足问题及区间传播算法的基础上，指出 了区间传播算法不适用于公差设计及修改传播的缺点，引入封闭环概念和新的公差变量迭代求交算法，提出了公差传播算法。     

基于设计公差约束的螺旋桨配准问题

针对螺旋桨加工过程中叶面和叶背加工余量分布不均匀的问题,提出了一种公差约束条件下螺旋桨毛坯与设计曲面快速配准的方法,用以保证螺旋桨叶面和叶背加工余量均匀。在螺旋桨设计过程中,分析了半径、纵斜、轴向位置和桨叶夹角对设计曲面空间位置的影响,确定了基于设计公差变动范围的螺旋桨形貌变化约束条件。建立了约束条件下螺旋桨曲面配准数学模型,并基于模拟退火算法快速求解得到全局最优解。螺旋桨毛坯曲面与设计曲面的匹配验证结果表明,该算法能实现螺旋桨毛坯曲面和设计曲面的快速匹配。     

基于装配定位约束的功能公差规范设计

为研究与产品几何规范标准体系(Geometrical product specification,GPS)一致的功能公差规范设计方法,基于新一代GPS的恒定类研究零件在装配体中定位的接点分类及其优先次序确定原则,并对现有装配有向图进行改进,增加装配定位约束的表达;研究几何功能需求的表达与分解方法,并基于改进装配有向图研究了零件-零件之间分界面的公差规范设计技术,提出一种几何功能需求-几何规范的功能公差设计新方法,实例验证所提方法的可行性。     

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。     

基于约束网络的机械产品设计方法原理

将产品设计看作为约束满足问题,提出基于约束网络的产品设计方法。通过对设计过程中涉及的变量和约束进行研究,并结合设计环境和设计本体系统理论,抽象出设计约束系统表达设计实质。对产品设计过程中的约束进行分类,通过用图论表示并进行网络构造,在统一约束机制下通过网络运算获得设计链。提取设计链信息得到概念设计方案,为实现机械产品设计自动化提供新途径。     

基于公差约束的复杂曲面宽行加工方法

为了提高复杂曲面环形刀加工的加工效率,结合设计公差带,对复杂曲面的宽行加工算法进行研究.借用二阶泰勒逼近方法计算整条切削轨迹的切削带宽,根据设定的切削带宽比率阈值对其进行切削带宽可调整性评估;针对符合可调整性的切削轨迹,分析影响切削带宽的切触点,在公差约束范围内,将实际切触点沿其所在位置曲面法矢反方向平移一段合适的距离,从而反算出最优的切削带宽.通过分析切触点变化后曲面性质对切削带宽的影响,说明了公差约束思想在宽行加工算法中具有通用性.算例表明,与二阶泰勒逼近算法相比,该方法能大幅度地提高切削带宽,提高量可达到原切削带宽的26.5％,同时,切触点轨迹长度缩短了22.7％;仿真结果验证了该方法在复杂曲面环形刀宽行加工中的有效性.     

支持并行工程的公差设计与评价研究

基于ISO／TC213的几何产品规范标准中的特征定义，提出了变动几何约束网络概念，并给出了它的运动学模型，阐述了在于该网络的完全约束评价和可装配件评价，引入并行工程的设计理念，将公差评价方法融入公差优化设计过程，研究了面向三维CAD系统的公差设计和原型系统。     

并行和协同设计中的变动约束管理方法研究

设计和制造企业多试图同时增加产品的复杂度、减少设计周期、降低产品成本和改善质量。减少成本而又不破坏产品质量的一个很好的使能工具是控制设计和制造过程的变动。本文从并行工程和协同设计的角度出发 ,阐述了产品开发过程中的变动及其管理 ;研究了面向装配、制造和产品性能的变动约束网络的构建 ;给出了面向并行工程和协同设计的变动约束管理的方法 ,以有效地支持参数与公差设计 ;并通过实例分析给予了验证     

基于绿色制造的公差设计

公差分析和公差分配是公差设计的两个重要方面。本文介绍了绿色制造的概念和关键技术,研究了绿色制造在公差设计中的应用,提出了在绿色制造技术下的公差分配优化的目标函数,并且论述了基于绿色制造的公差优化的方法。     

约束网络及约束传播技术在并行设计中的应用研究

探讨人工智能中的约束网络及约束传播技术的并行设计中的应用,先将设计变量构成约束网络,通过约束传播技术使得设计变量趋于精确,并将推理依据进行记录,在发生冲突时系统呆以根据所记录的约束来源协调设计过程,达到协同设计的目的。     

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。     

参数化设计中约束的自动识别

通过分析零件图中尺寸约束和图形元素之间的拓朴关系，提出约束自动识别算法。     

面向制造环境的稳健公差设计方法

提出一种基于制造环境的稳健公差设计方法，使得在公差设计中能考虑实际加工环境即各种加工方法的工序能力，从而保证在获得最优稳健公差的同时选择合适的加工方法，以保证设计公差的可制造性和稳健性，提高产品的设计质量。     

管线布局设计的约束因素分析及建模方法研究

布局设计是一个基于约束空间的求解过程，而影响布局设计的约束因素又是复杂多变的，针对工程领域的管线布局设计问题，提出了约束元，约束集，约束方法，约束度，约束链和关联约束子集等概念，并应用这些概念对影响管线布局的约束因素进行了分析，进而给出了基于目标分解的管线布局建模方法。     

机械产品计算机辅助公差设计方法

运用图论和尺寸链理论,分析了公差设计函数自动生成的机理和实现方法;介绍了尺寸链的建模和路径搜索;指出了确定最佳尺寸链的三个必要条件,尤其是分析了尺寸链标注中的“欠约束”和“过约束”情况及其处理对策,并用实例进行了引证,其结果可应用于机械产品计算机辅助公差分析和公差分配。     

概念设计中的三维公差与结构同步设计研究

为支持产品概念设计的多结构方案优选和成本优化,提出了在概念设计阶段进行公差设计的思想。给出了指导概念结构设计的生长型设计过程模型,应用旋量对功能表面间的几何约束进行分析;在公差表示模型的基础上,自动选择基准框架,生成三维公差链并进行设计计算;开发了相应的软件系统支持设计过程。应用实例表明,公差与结构同步设计能有效地减少设计方案的反复修改,提高了设计的效率和质量,对CAD/CAM集成具有重要意义。