基于結(jié)合面誤差建模的裝配精度預(yù)測(cè)與優(yōu)化研究.pdf

1、本文以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝配體的精度預(yù)測(cè)及優(yōu)化為目的。在分析和研究了國內(nèi)外的裝配體誤差建模方法、裝配體誤差累積與傳遞機(jī)理、機(jī)械產(chǎn)品的可靠性理論以及公差優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)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(jié)合面的誤差形成機(jī)理及誤差傳遞屬性，提出了復(fù)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(shí)現(xiàn)了裝配精度預(yù)測(cè)與公差優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，提出了數(shù)字化環(huán)境下精度設(shè)計(jì)系統(tǒng)的框架與實(shí)現(xiàn)方法，開發(fā)了精度設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)平臺(tái)。論文的

2、主要內(nèi)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(dòng)。根據(jù)常見幾何要素的多公差耦合情況，建立了對(duì)應(yīng)的誤差變動(dòng)不等式與約束不等式。在此基礎(chǔ)上，采用蒙特卡洛法模擬實(shí)際加工誤差，求得了幾何要素各誤差分量的實(shí)際變動(dòng)區(qū)間帶寬，奠定了結(jié)合面誤差求解的重要基礎(chǔ)，并通過響應(yīng)面法建立了幾何要素誤差分量實(shí)際變動(dòng)區(qū)間帶寬與公差之間的顯式函數(shù)關(guān)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(jié)合面誤差建模方法，分析了結(jié)合面誤差傳遞屬性。提出了以結(jié)合面為基礎(chǔ)的裝配體誤差分析方法，根據(jù)結(jié)合面對(duì)誤差的累積與傳遞作用，從誤差累積角度分析了各類結(jié)合面誤差的累積形成機(jī)理，從誤差傳遞角度分析了不同結(jié)合面對(duì)零件的定位約束作用，給出了各類結(jié)合面的誤差傳遞屬性。根據(jù)相鄰結(jié)合面間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，討論了結(jié)合面組誤差傳遞屬性的求解方法。鑒于并聯(lián)結(jié)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(jí)為依據(jù)的并聯(lián)結(jié)合面實(shí)際誤差傳遞屬性求解方法

4、，闡述了并聯(lián)結(jié)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(chǔ)。
　　(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(fù)雜裝配關(guān)系的描述需求，以多色集合理論為基礎(chǔ)，采用結(jié)合面符號(hào)替代裝配關(guān)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(guān)系、結(jié)合面幾何類型、連接方式、配合性質(zhì)等多維信息的結(jié)合面符號(hào)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(shí)現(xiàn)了裝配體主導(dǎo)誤差傳遞路徑的求解，

5、有效降低了裝配體誤差分析的復(fù)雜性，為裝配體誤差建模提供了重要依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，討論了支持多層次復(fù)雜裝配體誤差傳遞路徑求解的多重關(guān)聯(lián)JSS矩陣法。
　　(4)實(shí)現(xiàn)了裝配體的精度預(yù)測(cè)與公差優(yōu)化。以結(jié)合面誤差模型與裝配體主導(dǎo)誤差傳遞路徑為基礎(chǔ)，建立了裝配體誤差模型，實(shí)現(xiàn)了裝配體的精度預(yù)測(cè)。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(biāo)，結(jié)合動(dòng)態(tài)懲罰函數(shù)法與遺傳算法，實(shí)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(jīng)濟(jì)性。
　　(5)驗(yàn)證了裝配體誤差模型的預(yù)測(cè)效果，開發(fā)了精度設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。通過高精度數(shù)控磨床的測(cè)量試驗(yàn)，驗(yàn)證了裝配體誤差模型的預(yù)測(cè)精度。針對(duì)現(xiàn)有三維精度設(shè)計(jì)信息的表達(dá)方式存在的問題，提出了集成標(biāo)注表達(dá)方法。以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化精度設(shè)計(jì)為目標(biāo)，提出了精度設(shè)計(jì)系統(tǒng)的框架，介紹了主要功能模塊。以ACIS&HOOPS為平臺(tái)開發(fā)了支持精度設(shè)計(jì)信息三維標(biāo)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