面向設(shè)計(jì)和制造的并行公差設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、公差設(shè)計(jì)影響產(chǎn)品的功能和制造成本,是CAD/CAM信息集成中的關(guān)鍵技術(shù),已經(jīng)成為CAD/CAM信息集成的瓶頸.本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外公差設(shè)計(jì)最新理論成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)目前公差設(shè)計(jì)領(lǐng)域中裝配公差和零件工序公差難以集成的問題,系統(tǒng)論述了并行公差設(shè)計(jì)的若干理論和關(guān)鍵技術(shù).主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:提出面向設(shè)計(jì)與制造并行公差設(shè)計(jì)的空間層次表達(dá)模型.利用特征自由度和特征公差帶,建立裝配模型來表示裝配設(shè)計(jì)中的配合特征、零件特征、裝配幾何關(guān)系、裝配尺寸關(guān)系

2、、裝配公差關(guān)系以及裝配基準(zhǔn)參照系等.建立零件加工規(guī)劃模型來表示零件的設(shè)計(jì)特征、加工特征、特征間的幾何關(guān)系、零件尺寸關(guān)系、零件公差關(guān)系以及零件基準(zhǔn)參照系等.給出裝配尺寸與公差關(guān)聯(lián)矩陣、零件工序尺寸與公差關(guān)聯(lián)數(shù)量矩陣和受控特征公差與基準(zhǔn)關(guān)聯(lián)矩陣.建立算法自動(dòng)生成裝配尺寸鏈/公差鏈和零件工序尺寸鏈/公差鏈,為公差的分析和綜合提供約束方程.利用工程實(shí)例驗(yàn)證了所提出的模型.提出尺寸公差與形位公差的混合設(shè)計(jì)方法.根據(jù)形位公差帶的特點(diǎn),在一維公差設(shè)計(jì)

3、中,把公差帶位置確定的形位公差,包括位置度、同軸度、對(duì)稱度和輪廓度等,轉(zhuǎn)換成等效的線性尺寸公差,而把其余的形位公差處理成附加的公差約束.在二維和三維公差設(shè)計(jì)中,由于尺寸公差和形位公差相互作用復(fù)雜,建立公差帶直接疊加的方法,研究了單基準(zhǔn)和雙基準(zhǔn)公差帶的圖形疊加方法,結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了說明.提出基于加工能力約束的并行混合公差優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)方法和模型.根據(jù)制造過程中尺寸誤差、角度誤差和形位誤差的分布特點(diǎn),研究用加工能力指數(shù)來表示加工能力的方法.從裝

4、配公差到零件工序公差設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中,利用零件的加工規(guī)劃信息和并行設(shè)計(jì)環(huán)境,研究了直接把裝配公差分配給零件工序公差的方法,并通過實(shí)例驗(yàn)證該方法.提出三維動(dòng)態(tài)公差設(shè)計(jì)的一般模型和優(yōu)化方法.在零件的有關(guān)加工階段,利用零件完工工序尺寸的實(shí)測(cè)值,來動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)剩余的優(yōu)化工序尺寸和優(yōu)化的工序公差,結(jié)合實(shí)例驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的效果.在并行設(shè)計(jì)環(huán)境下,當(dāng)產(chǎn)品具有多個(gè)相關(guān)裝配尺寸時(shí),推導(dǎo)了產(chǎn)品的質(zhì)量損失和工序公差的關(guān)系函數(shù),給出了基于產(chǎn)品制造成本和多個(gè)相關(guān)裝配尺寸