基于制造公差的复杂机械产品精准选配方法

针对复杂机械产品多质量要求下的选配问题,提出一种基于遗传算法的选择装配方法。以装配精度和装配成功率作为质量要求的评价指标,建立了综合考虑形位公差与尺寸公差的装配质量综合优化模型,能够在保证尺寸公差装配精度的前提下,有效降低产品的形位公差。同时提出了基于影响度的选配优先级评价模型,有效地提高了遗传算法的收敛速度。根据复杂机械产品尺寸链的特点,提出一种以零部件为单元的编码方式,并建立了映射关联矩阵描述多个公差项间的关联关系,综合Pareto支配强度及密集度生成适应度函数作为个体评价规则,以某发动机曲柄连杆机构的装配为例验证了该方法的可行性和有效性。     

改进的Alopex算法在公差分配优化设计中的应用

合理的公差分配是降低生产成本和保证产品性能的关键.首先将混沌算法引入到Alopex算法的初始化过程,然后基于群体差异度对退火温度进行了改进,提出了改进的Alopex算法.其次,尝试将所提出的算法用于求解公差分配优化问题.最后将改进的Alopex算法与遗传算法在铰链装配组件的公差设计问题上进行了性能比较,优化结果表明了改进的Alopex算法的有效性.     

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。     

装配尺寸链的交互式生成和公差遗传优化

研究了一种计算机辅助的交互式尺寸链自动生成方法和基于惩罚函数法的公差遗传优化算法,编制了相应的软件,设计人员可根据装配图,交互式定义并生成装配尺寸链,然后输入公差优化模型,便自动进行公差的遗传优化分配,算例表明,所建立的算法是有效的。     

萤火虫群优化算法在公差分配优化的应用

萤火虫群优化算法是一种新颖的群体智能优化算法,目前在优化领域中的应用比较少。分析了萤火虫算法的仿生原理和数学模型。提出了基于萤火虫群优化算法的公差分配优化方法。以公差分配的优化目标函数作为评价函数。在基本GSO算法的基础上,使用罚函数,把它加到目标函数中,不断地寻找更优可行解,逐渐达到搜索全局最优解。通过一个具体实例测试,并将萤火虫算法和微粒群算法相比较,仿真实验结果表明萤火虫群优化算法在公差分配优化问题中有效可行,且具有较高的计算效率。     

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.     

串行布置的多装配尺寸链组公差分配优化设计

针对航天产品在装配过程中面临需同时满足多个装配要求而导致的公差分配不合理问题,通过构建串行布置的多装配尺寸链组,将多个装配要求分配给组内成员尺寸链,基于加工成本—公差模型和质量损失模型,以成员尺寸链公差,原装配尺寸链公差和加工能力为约束条件,建立了多装配尺寸链组的多目标公差优化分配数学模型。在Pareto机制下,采用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对数学模型进行求解,进而得到模型的Pareto前沿曲线图。以某航天企业产品复材箱体中纵筋与环筋的装配为例验证了公差优化分配模型的有效性和适用性,为公差优化分配提供更多的解决思路和理论依据。     

火箭发动机氢氧泵结构公差优化分配方法

火箭发动机氢氧泵在装配时由于存在多源偏差且双侧多点装配形式复杂,现场需要依靠人工进行修配,存在装配效率与精度低的问题.针对雅可比旋量法进行改进,考虑氢氧泵双侧多点连接特征引入装配约束,建立多点连接并联装配模型,揭示偏差源与装配偏差间的关系.以相对成本-公差函数及质量损失函数之和为优化目标,以装配精度要求、多点连接要求与加工能力约束等为约束条件,建立火箭发动机氢氧泵多点连接装配的公差优化分配模型,并采用遗传算法进行求解.以实际氢氧泵装配过程的数值案例进行计算,研究不同精度指标要求下的各连接位置公差特性,形成最优公差分配方案,为火箭发动机氢氧泵自动化装配与制造质量一致性提供指导.     

基于粒子群算法的公差分配优化方法

基于成本—公差模型和质量损失模型,以加工能力和装配尺寸链的功能约束条件为标准,以制造成本最低、质量损失最小为优化目标,建立兼顾产品成本和质量的公差分配的多目标函数优化模型。基于粒子群优化算法,按照从全局到局部的寻优策略,用线性调节方法来确定其参数的变化规律,进而应用MATLAB软件对建立的函数模型进行优化计算,得到产品的生产成本和质量损失之间的关系曲线,可为公差分配提供更多的解决方案和更可靠的理论依据。     

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。     

基于改进粒子群算法的农业机械产品装配分组优化配置

针对当前方法对农业机械产品装配分组优化配置时未考虑相关的约束条件,存在算法收敛性差、农业机械产品产出率低和配置性能低的问题,提出基于改进粒子群算法的农业机械产品装配分组优化配置方法。设置关于农业机械产品零件装配的件,分别为装配公差等级、尺寸链、质量损失 公差函数以及成本控制函数,将所有条件进行融合构建装配约束函数,并将其作为农业机械产品装配分组配置模型。利用改进的粒子群算法对模型进行求解,即通过不断更新外部集保证数据完整性,并更新极值,最终经过多次迭代获取最优配置结果,实现农业机械产品装配分组优化配置。实验结果表明,该方法的收敛性好、农业机械产品产出率高和配置性能高,实际应用效果更好。     

Optimal Tolerance Allocation Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation and Genetic Algorithm

It is very important to know how to allocate tolerances economically for parts in a CAD/CAM system because this directly affects the machining costs of the parts. A new approach based on fuzzy comprehensive evaluation (FCE) and a genetic algorithm (GA) is presented to obtain a rational tolerance allocation for the parts. First, the current methods for tolerance allocation are reviewed in detail. Then, FCE is used to evaluate the machinability of a part; a new optimal model, which can fully exploit DFA (design for assembly) and DFM (design for manufacturing), is established by combining the functional sensitivity factors and machinability factors of parts. A genetic algorithm (GA) is developed and used to verify the feasibility of the above method; the computed result shows that the method can produce tolerance allocations economically and accurately.     

Minimum-Loss Assembly Tolerance Allocation by Considering Product Degradation and Time Value of Money

In the optimisation of tolerance allocation for a mechanical assembly, much work has concentrated on the minimum cost– tolerance allocation without considering the quality of the final assembly. Cheng and Maghsoodloo combined the cost– tolerance function and quality loss function, to determine the optimal tolerances for individual components, so that the total assembly cost (including both tolerance cost and quality loss) might be minimised. The objective of this paper is to propose a model for optimal tolerance allocation by considering both tolerance cost and the present worth of quality loss such that the total assembly cost/loss is minimised. The proposed model takes into account the time value of money for quality loss and product degradation over time, and includes two new parameters: the planning horizon and the product user’s discount rate. From the result of this study, a longer planning horizon results in an increase in both tolerance cost and quality loss; however, a larger value of discount rate yields a decrease in both tolerance cost and quality loss.     

Tolerance design of mechanical assembly using NSGA II and finite element analysis

The technological and financial limitations in the manufacturing process are the reason for non-achievability of nominal dimension. Therefore, tolerance allocation is of significant importance for assembly. Conventional tolerance allocation methods are limited by an assumption that all parts are rigid. Every mechanical assembly consists of at least one or more flexible parts which undergo significant deformation due to inertia effect. Finite element analysis is used to determine the deformation of components in an assembly. Therefore, integration of statistical tolerance design with finite element analysis will guarantee that the optimal tolerance values of various components of the assembly obtained as end product of the tolerance design will remain within tolerance variation. Then the product can function as intended under a wide range of operating conditions for the duration of its life. In this paper, tolerance design of a piston cylinder assembly is done to demonstrate the proposed methodology.     

基于尺寸容差的虚拟装配公差优化设计

提出了一种基于虚拟装配尺寸容差的公差优化设计新算法：由定义创建配合信息矩阵,并从矩阵中快速搜寻配合信息、生成装配尺寸链;依据田口品质损失理论,同时采用多元微分法或遗传算法的模拟求解法得到优化的装配公差。     

Genetic-algorithm-based optimal tolerance allocation using a least-cost model

Conventional tolerance analysis is tedious and time consuming, which makes engineers resist doing it. Complex assembly problems are generally beyond the capabilities of most design and manufacturing engineers. In this paper, genetic algorithm, a kind of non-traditional optimization technique is used as the basic foundation for optimal tolerance allocation to help design and manufacturing engineers to overcome the shortcomings in the conventional tolerance stack analysis and allocation system.     

一种基于D-H参数的7自由度机械臂机构精度综合方法研究

提出了一种基于最佳精度模型的机械臂机构精度综合的方法,利用遗传算法对D-H参数公差优化分配,为机械臂的精度设计提供理论依据。以一种基于双电机伺服驱动关节的7自由度协作机械臂为研究对象,机械臂的几何定位精度的设计目标为1.4 mm,建立该型机械臂末端执行器的几何定位误差模型;对参数误差进行敏感性分析,找出对机械臂末端执行器几何定位误差影响相对较大的参数误差;根据最佳精度数学模型,利用遗传算法对D-H参数公差优化分配;经过对误差仿真计算分析,机械臂的最大几何定位误差为1.226 7 mm,均值为0.485 9 mm,方差为0.216 5 mm,满足设计要求。为该机械臂的制造装配提供了理论参考依据。与基于最小成本模型的精度综合法相比,提出的精度综合方法不需要统计加工制造成本信息,能够确保机械臂的设计精度满足设计要求,可用于单个或者小批量生产制造机械臂的精度设计。     

基于NSGA-Ⅱ算法的车身薄板零件公差优化

在汽车制造工业产品开发过程中,需要同时考虑质量与成本之间的矛盾。盲目提高质量要求,将使产品制造成本增加;随意降低成本,则有可能影响质量,导致客户投诉和返修率上升。首先建立概念设计阶段的装配偏差分析模型,用来分析车身装配质量;并选取指数函数作为公差成本函数,以此为基础建立多目标优化模型,然后采用NSGA-II算法优化各个零件的公差。最后利用车身侧围框架案例阐述零件公差分配过程,获得了多目标函数的Pareto解集,取得了较好的优化效果。