形位精度數(shù)字化設(shè)計與評價技術(shù)的研究.pdf

1、該論文的主要研究內(nèi)容是:(1)基于恒定類、特征和要素等GPS的數(shù)字化分析描述技術(shù),綜合考慮設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)、功能特征及相關(guān)影響因素,實現(xiàn)形位公差項目的設(shè)計;(2)在分析典型零件中形位公差與尺寸及尺寸公差的關(guān)系的基礎(chǔ)上,利用尺寸鏈技術(shù),考慮尺寸、形狀、位置等特征的綜合影響,建立有形位公差參與的綜合尺寸鏈,并利用優(yōu)化方法進行求解,實現(xiàn)了用尺寸鏈建立數(shù)學(xué)模型;(3)抽象各種尺寸鏈的"共性",建立尺寸鏈模板;根據(jù)零件"個性"特點和匹配規(guī)則修改模板

2、得到綜合尺寸鏈;(4)尺寸鏈求解優(yōu)化的方法研究;既利用傳統(tǒng)的極值法和概率法求解尺寸鏈,同時也用蒙特卡羅方法對尺寸鏈進行優(yōu)化,合理確定形位公差值;(5)基于Solidworks中的參數(shù)化建模技術(shù)和二次開發(fā)功能,利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)VB,模擬評價設(shè)計和裝配結(jié)果.形位公差由于其特殊性和復(fù)雜性,其數(shù)字化的零件特征信息描述是基礎(chǔ)性的難題.新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)體系為從根本上解決幾何模型中表達幾何公差信息的問題,提供了理論基礎(chǔ)和操作方法.其幾何公差設(shè)計借鑒C

3、AD及CAD/CAM中表面/實體的幾何造型技術(shù)概念與思路,將工件的幾何形體劃分為七種常用的種類,所有的理想要素都屬于七種恒定類中的一種,每種恒定類由本質(zhì)特征和方位特征來描述.該論文基于恒定類、特征和要素等GPS的數(shù)字化描述技術(shù),建立了面向CAX集成的零件特征信息模型,綜合考慮設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)、功能特征及相關(guān)影響因素,分析并給出了形位公差項目的生成方法和規(guī)則.形位公差值的確定要受到零件功能、尺寸及尺寸公差、受力受熱變形和加工方式等諸多因素的

4、影響,因此建立數(shù)學(xué)模型非常困難.該論文利用尺寸鏈技術(shù),根據(jù)形位公差與尺寸及尺寸公差的關(guān)系,考慮零件結(jié)構(gòu)、功能影響等因素總結(jié)出形位公差參與尺寸鏈的方法,建立典型零件中有形位公差參與的綜合尺寸鏈.總結(jié)具有同類零件結(jié)構(gòu)和功能影響的尺寸鏈的"共性",建立尺寸鏈模板并進一步建立尺寸鏈模板庫;并根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)和功能要求制定匹配規(guī)則,調(diào)用模板并修訂得到某一"個性"尺寸鏈.利用極值、概率和蒙特卡羅優(yōu)化算法,建立尺寸鏈解法庫,完成對尺寸鏈的求解進而實

5、現(xiàn)用計算法確定形位公差值的目的.根據(jù)并行設(shè)計思想,在設(shè)計階段就應(yīng)該考慮零件的制造、檢驗和裝配的相關(guān)問題,因此有必要在設(shè)計時對裝配結(jié)果進行模擬.該論文利用Solidworks的參數(shù)化建模功能,建立裝配體的三維模型;并采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)VB對Solidworks二次開發(fā),實現(xiàn)裝配結(jié)果的評價模擬.綜上所述,通過本論文的研究和探討,主要結(jié)論和成果如下:基于GPS的形位公差項目的分析和設(shè)計,建立了面向CAX集成的零件特征信息模型,完成了形位公差生成

6、方法的分析和規(guī)則的建立,為形位公差信息在CAD/CAM中的集成控制奠定了基礎(chǔ).基于建模優(yōu)化理論和尺寸鏈模板技術(shù),構(gòu)造了計算法確定形位公差值設(shè)計系統(tǒng),該系統(tǒng)具有實用性、集成性和二次開發(fā)性.基于Solidworks的參數(shù)化建模技術(shù)采用VB開發(fā)的模擬零件設(shè)計和裝配結(jié)果的系統(tǒng),該系統(tǒng)與前面的形位公差值設(shè)計系統(tǒng)一起可以完成零件設(shè)計以及裝配結(jié)果的模擬,具有較好的實用性.根據(jù)目前國際和國內(nèi)在計算機輔助形位公差方面研究的理論成果和應(yīng)用進展來看,各種理論

7、都有其特點、適用范圍和局限性,沒有形成相對成熟的理論和應(yīng)用技術(shù).新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)體系集合了各流派的理論優(yōu)點,規(guī)范了面向CAX集成的幾何特征信息描述機制,通過要素、恒定類、恒定度、特征、表面模型等一系列概念的互補應(yīng)用,為從根本上解決過去幾何公差設(shè)計中存在的問題提供了理論基礎(chǔ)和操作方式.以此作為理論基礎(chǔ),更有利于實現(xiàn)計算機輔助形位公差設(shè)計的數(shù)字化建模和優(yōu)化、解決幾何公差信息在CAD/CAM集成控制中的"瓶頸"問題,對于促進制造業(yè)信息化進程有