面向產(chǎn)品幾何精度設(shè)計的膚面建模和公差分析技術(shù)研究.pdf

1、隨著精密技術(shù)的精度要求不斷提高，產(chǎn)品的幾何精度設(shè)計已成為制約提高產(chǎn)品精度提升的重要因素，現(xiàn)有的研究成果和技術(shù)手段在保證產(chǎn)品精度這個關(guān)鍵問題上還存在諸多難點，缺乏對影響產(chǎn)品幾何精度影響因素的考慮，導(dǎo)致了由于精度設(shè)計不合理而造成的產(chǎn)品最終裝配精不合格、零件互換性差等問題。而作為產(chǎn)品幾何精度設(shè)計的重要內(nèi)容，實際工況下產(chǎn)生的零件形變引起的幾何偏差，在以往的研究中并未加以考慮，缺乏相應(yīng)的規(guī)范和模型描述。此外，尺寸公差和幾何公差之間相互關(guān)系也會對幾

2、何精度設(shè)計及其對零件性能的影響，在以往公差分析當中，缺乏系統(tǒng)性的考慮，極大降低了產(chǎn)品設(shè)計精度。新一代GPS中膚面模型概念的出現(xiàn)，為實現(xiàn)零件幾何變動模型的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。因此，研究建立包含幾何偏差的膚面模型，并采用公差分析技術(shù)進行產(chǎn)品幾何精度設(shè)計是目前精度設(shè)計領(lǐng)域需要迫切需要解決的重要問題。
　　本文面向產(chǎn)品幾何精度設(shè)計中涉及的產(chǎn)品建模問題和公差分析技術(shù)進行了深入系統(tǒng)地研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　研究了考慮公差原則的三維公差

3、建模與分析方法。基于SDT理論和模態(tài)區(qū)間方法分別建立了要素采用獨立原則、包容要求、最大實體要求、最小實體要求或可逆要求時的三維公差模型。利用空間矢量表示三維尺寸鏈，基于空間矢量環(huán)疊加原理推導(dǎo)出了三維公差分析時的封閉環(huán)尺寸及其變動計算模型。以采用不同公差原則的工程實例進行了三維公差建模和公差分析，給出了公差分析的步驟，驗證了本文所研究方法的有效性。
　　研究了考慮實際工況的裝配精度分析技術(shù)。基于彈性力學(xué)、熱力學(xué)理論，建立了溫度、載荷

4、等實際工況因素引起的零件形變模型，利用ANSYS對所建立的幾何變動模型進行了實驗仿真驗證，以實例說明了實際工況下溫度、載荷等因素裝配精度影響。
　　研究了基于新一代GPS的膚面模型構(gòu)建及應(yīng)用技術(shù)。首先對基于新一代GPS的膚面建?；A(chǔ)理論進行了研究，然后基于SDT理論、M-H(Metropolis-Hastings)技術(shù)、數(shù)據(jù)去噪技術(shù)、數(shù)據(jù)精簡技術(shù)和NURBS曲面擬合技術(shù)等構(gòu)建了包括幾何偏差特征的膚面模型，最后利用CAD系統(tǒng)對所構(gòu)建