数字化公差控制效果预测方法及其公差数学模型的建立

针对机床系统的数字化精度分析及其公差设计需求,提出了一种计算机辅助公差分析与设计方法。以定义面向系统的几何要素公差语义为基础,推导了几种基本几何表面的公差数学模型,模型包括几何表面在6个自由度上的约束,并表示为齐次坐标变换矩阵的形式以方便与机床系统误差模型的兼容。最后给出了公差控制效果预测方法的示例。     

工艺公差表示方法及其在稳健设计中的应用

公差在机械零件设计、制造中占有重要地位。公差常用表示方法有极值公差、统计公差。本文在分析极值公差、统计公差优缺点的基础上引出工艺公差概念，它可以统一表达极值公差、统计公差，着重对零件加工状态进行公差控制，在输入、输出方差传递变动分析中能够灵活应用，是公差稳健设计的重要工具。     

基于Ontology的装配公差规范的自动生成

针对几何产品公差规范设计中存在的不确定性问题,文章将本体理论引入到装配公差规范的设计中,为装配公差规范的自动化、智能化设计提供一种可行的方法。首先构建装配公差规范层次化表示模型,并采用OWL DL断言表示模型层次间的约束关系;其次,根据装配公差规范中的概念和关系,构建装配公差规范的本体模型;再次,根据装配公差规范设计领域的专家知识,使用语义网规则语言(SWRL)构建装配公差规范设计的推理规则;然后,根据构建的本体表示模型及定义的推理规则,构建装配公差规范设计知识库,在此基础上编写装配公差规范智能化设计算法;最后,以齿轮减速器为实例说明了装配公差规范自动生成的过程,并分析验证了该方法的有效性。     

机床大规模公差设计策略与数字化方法

针对计算机辅助公差设计的发展状况,提出一种机床大规模公差设计的策略及其实施方案。实施中以误差敏感性分析作为机床公差设计的重要依据,以公差控制效果的数字化预测作为公差检验及调整的具体指导。介绍了机床通用误差模型的建立原理及方法,以平面为例给出了公差数学模型的建立方法及表示形式,并给出了公差控制效果预测方法的示例。     

CAD形体造型中公差表示的研究进展

本文着重介绍在B-rep和CSG等形体表示模式中,如何利用偏差模型等方法将公差表示引入计算机造型中,以适应现代制造技术的要求。进一步论述了形体参数化问题以及如何实现参数化设计的方法,为CAD中公差表示的参数化建立了良好的基础。     

用于齿轮表述、计量和分析的几何参数模型

为了保证齿轮的精度。工业界需要一个统一的模型来表述、分析和检测其几何参数。以前，绝大多数齿轮公差表达式都是从尺度计量的方便性出发直接推导出来的，而没有考虑公差确立过程的便利性。因此，为了保证公差确立所有过程的统一性。有必要开发一种完整的齿轮公差模型，它将表达标准公差的准则，与计算机辅助设计、制造和计量系统集成在一起；它能由CMM控制并支持自动公差分析。所提出的模型还能延伸用于矢量尺度和矢量公差模型，以满足4种需求。本模型基于Geo Spelling语言。在齿轮公差分析和CMM齿轮公差检测上的成功应用事例。表明了本模型所具有的统一性。[编者按]     

基于极值法与统计公差法的不同尺寸公差分配方法的研究

对装配体的尺寸公差分配是产品公差设计中的一项重要环节。公差的大小决定着产品的制造成本,对装配尺寸公差进行合理分配具有重要意义。然而在两种不同的公差分析方法下其各种公差分配也有所不同。文章介绍了目前装配尺寸公差分配的主要方法,有等公差法、等精度法和最优化分配法等。结合齿轮轴工程实例,分别运用极值法和统计公差法对各种尺寸公差分配方法进行分析研究。其结果表明,在实际运用中利用装配功能公差链统计公差法约束条件并考虑加工方法的经济性公差约束条件对装配尺寸公差进行分配为最优化分析方案。并将其集成到计算机公差设计系统中。     

生长型设计中的层次式产品建模

把生命系统的创造性和创新智能充分利用到产品设计中，提出了以生命为原型的生长型产品结构设计方法。在生长型设计中，随着设计过程的演绎，产品模型所包含的信息呈开放式膨胀。根据生长型设计过程的特点，在产品结构设计自动化技术基础上，研究了生长型设计中产品的结构组成及其装配模型的表达，提出了机械产品分层结构模型和建模方法。首先，将生长型设计过程中的信息传递单元分解为动态装配体、功能表面副、功能表面以及功能表面的名义特征四个层次，在此基础上从生长型设计的基本组成单元、产品装配关系模型、零件模型以及公差模型等角度分层次建立了产品模型，解决了生长型设计过程中产品信息的组织、表达及规划问题，为基于产品信息传递的产品概念结构生长、公差分配奠定了基础。最后，实例证明了该产品模型的有效性。     

基于等级评定的圆度误差分析

本文根据被测真实圆的表面形状将同一公差的圆分为十个等级来进行评定，在理论上提出了圆度的等级评定的概念，并初步将这个理论运用于圆度测量的实验中。     

基于本体的滚动轴承配合公差设计研究

针对滚动轴承配合公差设计难以智能化的问题,文章将本体引入到滚动轴承配合公差的设计中,为滚动轴承配合公差设计提供一种可行的方法。首先,分析总结滚动轴承配合公差设计影响因素;其次,使用OWL2构建滚动轴承的本体表示模型;再次根据滚动轴承配合公差设计的专家知识,使用语义网规则语言SWRL构建滚动轴承配合公差设计的语义规则;然后参照已构建的语义规则,使用Jess推理机得到滚动轴承配合公差的设计参数;最后,以圆柱齿轮减速器为例,验证所设计方法的有效性。     

基于仿真分析的BT40主轴系统公差设计与优化

公差设计质量直接影响产品的性能和制造成本。为提高主轴系统公差设计的质量和效率,提出了一种基于建模仿真的公差设计与优化方法。模拟BT40主轴系统的结构和装配过程,首先在CETOL6σ软件中建立主轴系统的数字化公差模型,利用该模型分析各主要公差对系统输出精度的贡献度和敏感度。然后以类比法公差设计作为原始方案,仿真检验其设计效果。最后以公差贡献度和敏感度为依据,对原有公差设计方案进行修正及优化。结果表明:优化后的方案显著提高了主轴系统的输出精度。     

Creo产品装配成功率预测系统开发

为了解决在产品设计阶段对产品装配精度与装配成功率进行预测的问题,针对装配体模型,基于公差分析理论,运用VS2010与Matlab混合编程技术,开发了Creo环境下的装配成功率预测系统。该系统可以对装配体约束信息、材料特征、形状特征、精度信息(包括尺寸精度、几何精度、表面精度)等进行自动提取,基于极值法、概率法和蒙特卡罗法等对装配体进行公差分析,基于蒙特卡罗法进行装配体模型装配精度的自动计算和装配成功率预测,最后以某齿轮装配件为研究对象对系统进行了测试应用。结果表明,该系统可以便捷、准确地实现产品装配成功率的预测。     

反求设计中公差模型的研究

本文分析了公差和误差在产品生命周期中的表现，论述了目前公差模型的发展现状及其常见的几种形式，从反求设计的特点出发，讨论了建立反求设计中公差模型需要考虑的因素，从而提出了一种公差模型的框架结构。     

基于实际工况的装配体公差建模方法研究

几何产品的装配公差数学模型对CAD/CAM/CAE的集成有着重要的作用。目前的装配公差模型以刚体假设为前提,忽视了实际工况的影响。为解决此问题,研究了实际工况对产品工作性能及公差设计的影响,利用有限元仿真计算了零件在实际工况下的变形量,并在公差模型中综合考虑变形量的影响,建立了实际工况下装配体的公差模型。将该方法应用到尾座装配体的公差建模中,验证了该方法的有效性。     

Integrated Inspection and Machining for Maximum Conformance to Design Tolerances

Designers' intent for the form, fit and function of products is expressed by design tolerances the conformance to which is the main objective of manufacturing processes. A methodology for maximizing the adherence to the specified tolerances using an integrated machining and inspection system is presented. Considering the desired tolerance envelope of the part, an error decomposition technique is developed to model machining errors caused by the systematic and non-systematic errors in the machine tool. The model is used to adaptively plan the final machining cuts, based on inspection feedback, to enhance the geometric accuracy of the final product and is illustrated by an example. This approach reduces scrap and rework and their associated costs.     

Incorporating tolerances of customers’ requirements for customized products

Tolerancing conventionally deals with the variation of manufacturing processes to meet the requirements of product quality. With the development in product customization, it has been generally accepted that customers’ requirements also have acceptable tolerance range. This flexibility provides an opportunity to better match customer requirements with richer product offerings through customization. A probabilistic model is presented in this paper to incorporate the tolerance of functional requirements into customized product design. By leveraging on the requirements tolerance, customers are more likely to get their desired products. Customer requirements tolerance can thus open up a new dimension for product customization.     

基于小位移旋量公差建模和蒙特卡洛模拟的装配体公差优化设计方法北大核心

提出一种基于小位移旋量(SDT)公差建模和蒙特卡洛模拟的装配体公差优化设计方法,通过分析装配精度链、装配结合面和结合面公差3个对装配精度具有重要影响的核心要素之间的关系,利用SDT理论和蒙特卡洛模拟法建立公差模型,再利用齐次变换理论建立结合面误差模型和装配精度模型,进而推导出装配体装配精度与结合面公差相关的映射模型;结合公差制造成本、装配精度可靠度原则,建立装配体装配精度的公差优化模型,并以顶尖装配体为例完成公差优化分析。研究发现:在满足装配精度可靠度的前提下,可使顶尖装配体加工成本降低9.02%,而装配精度可靠度提高至97.81%,验证了所提方法的有效性。     

合模机构移模行程的Taguchi稳健设计

为保证某企业注塑机合模机构的使用性能的稳健性,提出一种将Taguchi稳健设计理论和虚拟样机技术相结合的稳健设计求解方式。详细介绍了Taguchi三次设计方法的原理和步骤;应用ADAMS建立该合模机构的参数化模型;在参数化模型基础上,通过参数设计、容差设计先后得到了最佳参数组合和噪声因素下的最佳组合。优化结果表明:该方法提高了合模过程中开合模位置的重复精度。     

Study of an assembly tolerance allocation model based on Monte Carlo simulation

The traditional design methods of assembly tolerance allocation are usually based on engineers' experience, or the worst on worst tolerance analysis (WOW) method, or the root sum square tolerance analysis (RSS) method. However, the above-mentioned methods, whilst used frequently in the analysis of a single-dimensional chain, are not suitable for the analysis of geometrical tolerance and multi-dimensional chains. Also, the relationship between tolerance and manufacturing cost is not considered and a suitable tolerance allocation based on minimum manufacturing cost can not be obtained. Some research works have applied linear or non-linear programming methods to optimize the tolerance allocation of each part in an assembly. However, the convergence of the solution is not ensured. The purpose of this study is to provide an integrated approach, including tolerance design, manufacturing cost analysis and multiple chains consideration, using the Monte Carlo method to optimize the tolerance allocation with minimum cost. The Monte Carlo method, a statistical simulation method, was used to simulate the dimension variance of each part and each dimensional chain. The contribution percentage of each part on each dimensional chain was calculated. Tolerance cost was chosen as an object function and the tolerance allocation model as a constraint condition, the optimum tolerances of each part being obtained by the iteration method. Results of computer simulation for several examples were compared with published data for demonstrating the feasibility of the proposed method. It can be concluded that the tolerance-allocation model combined with a tolerance-cost relationship can provide a very practical and useful approach for design engineers.