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。     

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。     

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。     

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。     

一种区域公差约束的叶片模型配准方法

针对航空发动机涡轮叶片几何形状检测中的模型配准定位问题,依据叶片型面区域公差设计的特点,提出一种区域公差约束的叶片模型配准方法,尽可能把模型配准控制点集约束在公差带以内。在迭代最近点配准方法的目标函数的基础上,附加区域公差约束条件,建立区域公差约束的叶片模型配准目标函数,并给出了基于遗传算法叶片模型约束配准求解方法。使用叶片的仿真与实测数据进行了模型配准实验,结果表明,所提出的方法能显著减少配准控制点集的超差点数目。     

基于旋量参数的三维公差累积的运动学模型

研究了三维公差累积的运动学模型及其在计算机辅助公差设计中的应用，基于机器人学中的运动学分析方法研究了自参考和互参考公差域的旋量参数及其约束不等式，给出三维公差累积的运动学模型的一般表示式；研究了此模型在公差优化设计中的应用，一个齿轮泵的实例验证了此模型的有效性。     

尺寸公差的区间描述及不确定性优化

利用区间模型对尺寸公差进行描述,构建了一种基于尺寸公差的区间优化方法,实现了基本尺寸及其公差的同步优化。本方法以基本尺寸和公差为设计变量,以尺寸公差最大化为设计目标,以决策者对机械系统的性能要求及原问题的最严限制性条件为约束,建立区间优化模型。通过区间中点和区间右边界,将不确定性区间优化模型中的目标函数与约束进行确定性转换。有效解决了在机械系统给定性能水平及其固有约束条件下,求解关键零部件最优基本尺寸与最低成本尺寸公差的问题。该方法已被应用于数值算例及工程实例。     

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。     

轮廓度公差约束的叶片模型配准方法

针对公差非均匀分布的发动机叶片叶型检测评估问题,提出一种基于轮廓度公差约束的叶片模型配准方法。根据叶片轮廓度公差定义,给出一种基于中弧线的叶片轮廓度公差模型生成方法。建立了轮廓度公差约束的叶型截面配准数学模型,并给出了基于Nelder-Mead单纯形法的叶型截面带约束配准求解过程。采用仿真数据及实际叶片的三坐标测量数据与理论模型,对所讨论的模型配准方法进行了验证。结果表明,Nelder-Mead单纯型法可用于薄壁叶片模型的带约束配准求解;与最佳贴合配准相比,公差带约束配准方法可减少测量数据点集的超差点数目,为叶片检测评估提供更多参考。     

基于生长型设计的公差研究

当前的公差设计研究大多集中于详细设计阶段,对设计前期的公差研究较少。在设计前期的公差设计将减少设计修改并缩短设计周期。在生长型概念结构设计的基础上,将公差问题提前到概念设计阶段。首先介绍生长型设计的基本概念和模型,而后研究结构与公差并行设计的过程模型。分析在设计过程中自动生成局部尺寸链和全局尺寸链的方法,建立公差设计和反馈的整体框架。应用此方法实现了液压缸夹具的尺寸公差设计。     

计算机辅助三维公差设计的研究现状

三维公差设计是计算机辅助公差设计的重点。总结了国内外学者对于计算机辅助三维公差设计的研究现状,分析了常见的三维公差表示模型及其设计方法,对三维公差设计的发展前景进行了展望。     

Dimensional and geometric tolerance design based on constraints

The paper presents a computer-aided approach of dimensional and geometric tolerance design. The method allows a designer to specify synthetically dimensional and geometric tolerances, including tolerance types and values. Firstly, tolerances are classified as self- and cross-referenced tolerances, and the rules for tolerance types design are presented. Secondly, the stack-up of 3D feature variation is formulated as a set of stack-up constraints (equation constraints), and the variation specified by tolerance forms tolerance constraints (inequality constraints). Tolerance value design is represented as the combinatorial optimization problem. The application of the variation and tolerance constraints to specify tolerance values is studied. Finally, a tolerance design example is used to illustrate the method.     

Tolerance evolutionary model and algorithm in product growth design

To guarantee the successful transformation from product functional requirement to geometry constraints and finally to dimension constraints between components in a product, an evolutionary tolerance design strategy is proposed on the basis of automation technology in product structure design. In the first part of this paper, the theory of the growth design and the process of tolerance evolutionary design are introduced. Following the evolution of product structure, product tolerance grows from its initial state, defined by accuracy requirements, to its final state, defined as dimension tolerance and geometric tolerance. In this growing process, the basic units in the product growth design, known as functional surfaces and their nominal features, are used as evolutionary carriers. With the help of these basic units, the method for the construction of a two-layer correlation network is proposed. In the second part, the tolerance assertions to assist tolerance evolutionary design are given, based on which the basic process for an evolutionary design of dimensions chain and geometric tolerance are presented. In order to optimize the allocation of the dimension tolerance, a mathematical model is developed in which a correlated sensitivity function between the cost and the tolerance is created. In the model, the design cost, the manufacturing cost, the usage cost, and the depreciation cost of the product are used as constraints to the tolerance allocation. Considering these costs, a multifactor cost function to express quality loss of the product is developed and is applied into the model. The minimum cost is used as the objective function, and the depreciation cost in the objective function is expressed by the discount rate—terminology in economics. The aim was to achieve a final and ideal balance around assembly, manufacturing, and usage through the control of product precision. In the last part, the successful usage of the proposed tolerance evolutionary strategy in the incremental growth product design is demonstrated through a design example.     

A CAD MODEL FOR FUZZY CONCURRENT TOLERANCE

0INTRODUCTIONWiththedevelopmentofCAD/CAPP/CAM,toleranceisbecondngamoreandmoreimportantparameterforinteglatingthem[]].SOme...arch..[2]havebeencarriedoutconcurrenttole~cedesign,butstillremainssomeproblems.First,discretetolermceoptindzationisn'trealizedinthedesign.Second,afewOflimitationsforthemanufacturingprocessareassumed,suchasnormaldistribution.Finally,itmaynotbereasonabletoadopttheconventionaloptindzationmodelforconcurrenttolerancedesignbecausethedivisionofp~essisn'toftenexplicit.S…     

一种设计和工序公差计算机辅助并行设计方法的研究

提出一种计算机辅助设计公差和工序公差并行设计的数学模型，以成本公差函数作为目标函数，以装配功能要求、加工方法、加工余量、工序制造公差范围作为约束条件，并用蒙特卡洛法模拟尺寸装配、模拟退火算法用于优化求解，实现了设计公差和工序公差并行设计，缩短了设计周期。     

计算机辅助公差设计方法学

首次提出了计算机辅助公差设计方法学 :将计算机辅助公差设计抽象为由输入、边界、求解和输出四部分组成的一个设计系统 ;给出了边界的形式和公差设计领域的一般设计流程 ,进一步揭示了公差设计的内涵及外延 ,以提高公差设计的质量和速度。     

制造系统中的公差与成本

公差设计是产品设计中的重要组成部分。公差设计的优劣,对产品制造加工过程有直接影响。文章详细分析了产品公差设计的类型和过程及产品成本的各项因素,提出了公差—成本关系的基本模型,为基于成本最低的公差设计优化提供了基础理论依据。     

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。