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。     

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.     

装配体公差建模方法研究

为实现装配体公差建模,即在计算机中表示装配体的装配关系和零件本身的公差属性,提出一种综合建模方法,该方法将装配关系模型和零件公差模型相结合.装配关系模型包含父子装配单元之间的从属关系、装配单元之间的约束关系;零件公差模型采用基于关键特征和有向图的建模方法.并结合实例进行了分析验证.     

支持无余量装配的容差语义建模技术研究

主流三维CAD系统侧重于产品的几何模型描述 ,其容差信息的描述方法对容差分析与综合的支持有限。容差设计是装配设计的主要工作之一 ,直接影响到产品的可装配性。航空产品研制过程中通常用工艺余量来补偿装配累积误差 ,不合理的余量将导致装配效益低下。因此 ,本文提出了一种新的容差建模方法———支持无余量装配的容差语义建模技术 ,建立了支持无余量装配的容差语义模型。本模型包含父子装配单元之间的从属关系、装配单元之间的约束关系和零件的属性等信息 ,采用统一建模语言 (UML)进行描述 ,并给出了实例对本方法进行了验证。本模型能够较全面地表达产品的设计意图 ,为余量优化设计、装配容差分析与综合提供必要的信息支持。     

基于装配约束的尺寸链自动生成方法

针对尺寸链自动生成所存在的问题,提出一种基于装配约束的尺寸链自动生成方法。依据零件间的装配定位约束的不同,建立SDT模型的表示模型和作用模型,改进装配有向图,在有向图中添加了基准约束信息。基于改进有向图,建立主尺寸链以及辅助尺寸链的装配约束关联矩阵,通过最短路径以及对关键特征的自动搜索,实现了尺寸链的自动生成。     

面向精度提升与工艺改进的容差分配多目标模型融合方法

在现代机械产品装配容差优化过程中,多以简单加权求和的方式构建多目标容差优化模型,求解效果较差且与装配现场的适用性不强。鉴于此,以装配精度提升与工艺改进为目标导向,首先,考虑配合误差引起的零件上不同关键特征间的位姿变动,构建装配误差传递累积模型与协调尺寸链,精准预测装配误差与多装配体间的协调误差;其次,结合各制造环节误差数据与装配精度累积数据,分别建立加工成本、质量损失、修配成本3个单目标优化模型,并以此提出可避免容差数据优化失衡与优化方向偏离的多目标模型权重参数分配方法,构建多目标容差优化分配模型;最后,采用加速粒子群算法求解得到面向工艺性能提升的各组成环误差数值。以某型航天器分段式机翼对接装配优化为例,在改进产品定位装夹方式之前,机翼对接外形阶差与修配成本分别降低94.68%与83.49%;在使用外形卡板定位后,通过优化使上述两项装配指标分别降低11.21%与8.50%,有效地保障了产品型面装配精度与对接协调质量。     

基于3DCS的大型客机主起落架收放机构容差分析

为了提高起落架的装配准确度,保证起落架的装配性能,以正在研发的大型民机主起落架为原型,对起落架容差的改进设计进行了研究。以传统容差设计为基础,建立了容差分析的数学模型,运用尺寸链分析方法进行理论分析;同时基于3DCS软件,建立了容差分析的仿真模型,并对起落架进行了容差仿真分析。通过理论分析与仿真分析的结果对比,改进了容差设计。基于传统设计方法的容差设计结果通常情况下并不是最优解,可通过3DCS软件仿真分析对传统容差设计结果进行改进设计。     

飞机舱门装配容差分析与优化方法

飞机舱门部件装配协调准确的要求高，而现阶段的装配容差确定和准确度保证主要是依靠规范标准和技术人员的经验，缺少科学的容差分析方法，导致现场装配过程经常出现由于超差原因而引起的协调困难和强迫装配问题，针对这一问题，通过研究飞机舱门部件的装配特点，在提出关键控制特性等相关概念的基础上，研究了关键特性之间的关联关系，以及基于关键控制特性的飞机舱门部件装配容差仿真与优化方法。以某型飞机舱门装配容差仿真为例，进行了舱门定位方法和偏差传递路径分析、舱门装配容差仿真建模、仿真结果分析、装配容差优化，验证了方法的有效性。     

一种筒段对接关键特征点的容差分配方法

针对飞机机身对接过程中,关键特征点的容差范围,提出了一种分配方法。该方法根据机身的协调准确度要求,分配机身各段的位姿准确度,并确定筒段的位姿变换参数;根据机身段的位姿变动,利用齐次坐标变换的方法反求机身段上关键特征点的坐标变动范围。与传统的协调过程中利用光学准直法检测关键特征点的方法相比,该方法更能适应数字化测量手段的需要,提高了容差的可控制性和可检测性。     

一种基于位形空间理论的几何建模方法

基于李群李代数的位形空间理论，给出了常见特征的位形空间与基于特征原型位形表示的零件几何建模方法，建立了装配设计定位的数学模型，提出了基于零件几何模型及其位形表示的装配几何模型的建模方法。     

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。     

形位公差信息模型研究新进展

形位公差的信息模型是CAD/CAM能否有效集成的关键问题。形位公差的信息模型不仅要清楚表达它的工程语义 ,而且要便于公差信息在计算机中的表示、传递和运算。简要介绍矢量化公差数学定义标准ANSI 14 5 1M 1994及公差信息在CAD/CAM系统中的表示方法 ;分析目前该技术的研究现状 ,提出基于数学定义的三维公差模型是形位公差信息建模的发展趋势     

Investigation on the effects of laser power and scanning speed on polypropylene diode transmission welds

For mechanical product, tolerance includes Dimensional Tolerance, Form, Profile, Orientation, Location, Runout, and Assembly Mating Tolerance. Generally, the error of part or product is restricted by a kind of tolerance or several kinds of tolerance. In order to analyze error and its stack-up of mechanical product effectively and absolutely, this paper presents an integrated modeling method of unified tolerance representation based on Key Features (KFs) and Graph Theory in order to deal with these types of tolerances simultaneously. The method includes three steps. The first is to build a tolerance-meta model covering KFs, the relationship set of KFs, the type of tolerance, attributes of tolerance, and variational direction of KF. The model of Dimensional Tolerance, Form, Profile, Orientation, Location, and Runout can be built by tolerance-meta model. The second is to build a model of part’s tolerance and Assembly Mating Tolerance based on sum arithmetic of Graph Theory. The third is to build the integrated tolerance model including Dimensional Tolerance, Form, Profile, Orientation, Location, Runout, and Assembly Mating Tolerance. The integrated model is propitious to represent tolerancing experience from engineers. The method is applied successfully to build the integrated tolerance model for a component of aircraft’s fuselage.     

Composite Planar Tolerance Allocation with Dimensional and Geometric Specifications

A new optimal approach for planar tolerance allocation is proposed in which dimensional and orientation geometric specifications are included. To deal with the increased complexity of planar tolerance analysis, a special relevance graph (SRG) is used to represent the relationships between manufactured elements and their size and tolerance information. In addition, the SRG is also applied for the geometric dimensions and tolerances. Using a suitable algorithm, planar tolerance chains that include geometric specifications can be generated automatically during process planning. Through a graph based analysis, stacks of tolerance zones are obtained. The resultant tolerance zone contains all of the composite links of the tolerance zones. The links are assigned according to the process capacities, which can be considered as constraints. A linear optimal model is established to solve the tolerance allocation problem. A practical example is used to demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed method.     

机械装配偏差源及其偏差传递机理分析

产品装配偏差源和偏差传递机理分析,是装配精度预测的前项工作。综合影响装配功能的尺寸和形位精度、装夹定位精度信息,将刚性零件装配的偏差源分为几何位置偏差、几何形状偏差和装配位置偏差三类;进一步建立面向三类偏差源统一表达和评价的多元统计学模型,及其相对装配功能的正负累积性判断方法。基于偏差源统一表达,分析偏差在零件间、零件内两特征间的偏差传递和相互作用,提出偏差传递的三种偏差流;根据装配过程中是否存在装配间隙,将偏差流分为连续流和断续流两种。基于偏差有向图,对三种偏差流和配合偏差流进行表达;并建立面向整个产品偏差传递及装配功能表达的装配偏差有向图模型。结合某航天器装配为例,验证偏差源表达和偏差传递模型的有效性。     

基于偏差有向图和D-H方法的产品装配精度预测技术

装配精度预测对于产品装配精度保证具有重要意义。综合产品偏差源和偏差统一模型表达,提出偏差的旋量映射方法;在零件配合、双配合偏差传递分析的基础上,给出装配偏差有向图(Directed deviation graph,DDG)模型,并提出产品装配偏差有向图的构建流程。基于DDG模型,进一步研究用于装配精度累积的最小偏差路及其Dijkstra求解算法。在最小偏差路基础上,针对一维线性方向的装配精度预测,给出刚性零件装配偏差统计量的求解方法;针对多维空间方向的装配精度预测,提出借鉴并联机器人末端位姿计算的D-H(Denavit-hartenberg,D-H)方法,进行刚性零件装配偏差统计量的求解流程。基于装配偏差统计量,进一步给出产品装配精度评价指标,以及产品装配精度预测方法。以某产品的装配为例,介绍装配偏差统计量的求解及其装配精度预测过程。     

微机上基于约束的二维装配图尺寸驱动关键技术的研究

对二维装配图尺寸驱动进行了理论研究和实践 ,通过零件特征定义及装配约束定义使以简单低级几何元素组成的二维图形在更高层次上具有了装配信息。在用联接图表示产品装配模型基础上 ,提出了基于装配的约束的顺序求解法 ,并解决了装配图尺寸驱动的三个关键问题     

设计过程信息建模及重组集成框架研究

在综合分析现有并行设计建模研究的基础上，扩展了图论概念，提出了一种基于扩展有向图和设计结构矩阵进行信息建模和重组的新方法。基于上述方法，提出了从设计活动对应的扩展有向图直接到设计结构模型映射的集成框架系统，基于该框架开发了原型系统，并结合模具设计实例来验证访框架的有效性。     

基于逆向工程的变截面涡旋盘快速精度诊断

针对变截面涡旋盘形状复杂程度高、传统检具检验难度大、检测精度低的特点,提出一种基于逆向工程的涡旋盘加工精度快速诊断方法。首先,建立基于Pro/E的变截面涡旋盘三维实体模型并将其作为参考模型;然后,利用ROMER六轴75系列绝对关节臂测量机测得加工涡旋盘的表面点云数据,精简后作为数字化模型,并将上述两个模型进行对比分析以获取涡旋盘的加工精度信息;最后,提出了基于图形制导的数模匹配原则以提高数字化模型与参考模型的对齐精度,采用3种方法降低数据处理误差。结果表明,变截面涡旋盘的加工精度和形位公差符合要求,为复杂型面机械产品加工精度诊断提供了准确、快捷和直观的方法。     

组织工程支架三维结构点单元数据建模

组织工程支架所用材料和呈现结构是影响其性能的关键因素。以包含材料成分信息的点单元堆积所建立的三维离散模型,可以同时记录支架的几何结构信息和材料成分信息,为使用快速成形方法与数字微滴喷射技术制造具有更高精确的结构梯度和材料梯度的组织工程支架提供了数字模型。材料点单元堆积造型方法主要是基于模型分解的方式,将具有材料梯度和结构梯度的三维实体分割成一系列单元空间并制定单元值。主要分以下几个步骤：单元划分,所用单元形式、确定单元划分密度的法则;单元值量化方式以及量化值、从能量的角度进行局部误差分析。在理论研究的基础上,通过Matlab语言编写了功能强大的点单元数据建模软件,并应用该软件提供人体大段骨和颅部的点单元模型,从而证明此种方法的可行性。