基于有限元的柔性零件公差設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、公差設(shè)計(jì)與分析是現(xiàn)代制造過程中不可忽略的重要因素。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中不僅影響零件的加工精度和產(chǎn)品的質(zhì)量，而且對零部件的設(shè)計(jì)工藝路線、質(zhì)量檢測、生產(chǎn)制造成本及最終產(chǎn)品的總裝配等具有重要的意義。在機(jī)械設(shè)計(jì)、制造和裝配過程中，公差分析主要用來確定零件的幾何參數(shù)，包括尺寸誤差、位置誤差、形狀位差是否滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。最終目標(biāo)是控制幾何目標(biāo)公差變動(dòng)量在設(shè)定的范圍之內(nèi)，使零件具有一定的互換性、配合性和通用性。
　　國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)在公差數(shù)學(xué)建模

2、與表示、公差綜合與設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助公差設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、功能公差等方面研究取得一定的成果，但是傳統(tǒng)的公差研究理論都是基于一個(gè)假設(shè)：零件是絕對剛體，即認(rèn)為裝配體之間配合或連接零件之間沒有彈性變形。但在汽車、航空等工業(yè)中存在的大量金屬薄壁件，這些零件往往剛度比較低，在裝配力或重力作用下產(chǎn)生的彈性變形相對于零件尺寸與公差已經(jīng)不能忽略。
　　本文主要研究面向柔性零件的公差設(shè)計(jì)與分析，建立基于有限元的柔性零件公差數(shù)學(xué)模型，并依據(jù)柔性零件公差數(shù)

3、學(xué)定義建立柔性零件公差表示模型，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）將柔性零件關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)與幾何要素（點(diǎn)、線、面）控制點(diǎn)結(jié)合起來，根據(jù)幾何要素控制點(diǎn)位置變動(dòng)來表示尺寸和幾何公差，同理將有限元柔性零件網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為幾何要素控制點(diǎn)，根據(jù)柔性零件關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的變動(dòng)大小來表示尺寸和幾何公差，并結(jié)合PSO對形狀公差進(jìn)行了分析。
　　（2）根據(jù)廣義有向圖建立裝配公差模型、公差表示模型，利用圖形構(gòu)建零件裝配公差模型?；陉P(guān)鍵特征的公差表示模型和

4、圖可以公差的過程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可以被映射顯示，可以建立在公差鏈圖搜索算法上，在單位矢量方向上，有利于積累誤差和公差分析。
　?。?）運(yùn)用有限元對柔性零件進(jìn)行公差仿真分析，建立基于有限元的偏差分析模型。研究在一定載荷下的偏差分布，并定義裝配零件的邊界條件和夾具方式，再運(yùn)用有限元對模型進(jìn)行公差分析，計(jì)算得到柔性零件變形后的裝配偏差，并運(yùn)用實(shí)例對其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　?。?）以田口質(zhì)量損失函數(shù)為基礎(chǔ)并擴(kuò)展對公差模型進(jìn)行優(yōu)化，提出一種基于質(zhì)