基于結合面誤差建模的裝配精度預測與優(yōu)化研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文以實現(xiàn)復雜裝配體的精度預測及優(yōu)化為目的。在分析和研究了國內外的裝配體誤差建模方法、裝配體誤差累積與傳遞機理、機械產品的可靠性理論以及公差優(yōu)化方法的基礎上,詳細闡述了多公差耦合作用下零件幾何要素的誤差建模方法,分析了結合面的誤差形成機理及誤差傳遞屬性,提出了復雜裝配體誤差傳遞路徑的求解方法,建立了裝配體誤差模型,實現(xiàn)了裝配精度預測與公差優(yōu)化。在此基礎上,提出了數(shù)字化環(huán)境下精度設計系統(tǒng)的框架與實現(xiàn)方法,開發(fā)了精度設計軟件系統(tǒng)平臺。論文的

2、主要內容如下:
  (1)建立了多公差耦合作用下零件幾何要素的誤差模型。采用小位移旋量法描述幾何要素的誤差變動。根據(jù)常見幾何要素的多公差耦合情況,建立了對應的誤差變動不等式與約束不等式。在此基礎上,采用蒙特卡洛法模擬實際加工誤差,求得了幾何要素各誤差分量的實際變動區(qū)間帶寬,奠定了結合面誤差求解的重要基礎,并通過響應面法建立了幾何要素誤差分量實際變動區(qū)間帶寬與公差之間的顯式函數(shù)關系,為提高后文公差優(yōu)化的效率提供了重要保障。
 

3、 (2)提出了結合面誤差建模方法,分析了結合面誤差傳遞屬性。提出了以結合面為基礎的裝配體誤差分析方法,根據(jù)結合面對誤差的累積與傳遞作用,從誤差累積角度分析了各類結合面誤差的累積形成機理,從誤差傳遞角度分析了不同結合面對零件的定位約束作用,給出了各類結合面的誤差傳遞屬性。根據(jù)相鄰結合面間的關聯(lián)關系,討論了結合面組誤差傳遞屬性的求解方法。鑒于并聯(lián)結合面誤差傳遞屬性間的相互影響,提出了以裝配定位優(yōu)先級為依據(jù)的并聯(lián)結合面實際誤差傳遞屬性求解方法

4、,闡述了并聯(lián)結合面組誤差建模的流程,為建立裝配體誤差模型奠定了基礎。
  (3)提出了基于JSS矩陣的裝配體誤差傳遞路徑求解方法。分析了復雜裝配關系的描述需求,以多色集合理論為基礎,采用結合面符號替代裝配關系多色集合矩陣中的布爾型元素值,建立了可描述裝配體組成、裝配關系、結合面幾何類型、連接方式、配合性質等多維信息的結合面符號矩陣(JSS矩陣)。提出了基于JSS矩陣的裝配體誤差傳遞路徑搜索方法,實現(xiàn)了裝配體主導誤差傳遞路徑的求解,

5、有效降低了裝配體誤差分析的復雜性,為裝配體誤差建模提供了重要依據(jù)。在此基礎上,討論了支持多層次復雜裝配體誤差傳遞路徑求解的多重關聯(lián)JSS矩陣法。
  (4)實現(xiàn)了裝配體的精度預測與公差優(yōu)化。以結合面誤差模型與裝配體主導誤差傳遞路徑為基礎,建立了裝配體誤差模型,實現(xiàn)了裝配體的精度預測。討論了裝配精度的可靠性分析方法,根據(jù)裝配體的精度要求,以裝配精度可靠度等為約束條件,以成本最低為目標,結合動態(tài)懲罰函數(shù)法與遺傳算法,實現(xiàn)了裝配體公差優(yōu)

6、化,從而在滿足精度要求的前提下,提高了加工經濟性。
  (5)驗證了裝配體誤差模型的預測效果,開發(fā)了精度設計軟件系統(tǒng)。通過高精度數(shù)控磨床的測量試驗,驗證了裝配體誤差模型的預測精度。針對現(xiàn)有三維精度設計信息的表達方式存在的問題,提出了集成標注表達方法。以實現(xiàn)數(shù)字化精度設計為目標,提出了精度設計系統(tǒng)的框架,介紹了主要功能模塊。以ACIS&HOOPS為平臺開發(fā)了支持精度設計信息三維標注、裝配過程規(guī)劃與信息管理以及裝配精度分析等功能的軟件

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