概率论在机械设计公差中的应用

科学地标注公差,预测概率分布曲线的组成,在机械尺寸公差中利用概率论,计算分布曲线尾部面积,改善制造产品的质量控制。

基于设计公差约束的螺旋桨配准问题

针对螺旋桨加工过程中叶面和叶背加工余量分布不均匀的问题,提出了一种公差约束条件下螺旋桨毛坯与设计曲面快速配准的方法,用以保证螺旋桨叶面和叶背加工余量均匀。在螺旋桨设计过程中,分析了半径、纵斜、轴向位置和桨叶夹角对设计曲面空间位置的影响,确定了基于设计公差变动范围的螺旋桨形貌变化约束条件。建立了约束条件下螺旋桨曲面配准数学模型,并基于模拟退火算法快速求解得到全局最优解。螺旋桨毛坯曲面与设计曲面的匹配验证结果表明,该算法能实现螺旋桨毛坯曲面和设计曲面的快速匹配。

设计公差对ZN系列插入式振动器振动频率和滚锥滚道接触状态的影响

一、引言插入式混凝土振动器的振动频率是影响生产率和振实效果的重要参数之一。通常认为振动器的制造频率和设计值之间的差异反映了滚锥和滚道接触情况的优劣,并且将对生产率和激振力产生直接影响。因此振动器行业各厂对制造频率误差提出了高于国标的严格要求,规定制造频率误差不大于设计值的±2％(GB8528—87中规定为±3％)。其目的在于使滚锥与滚道呈线接触和滚锥能够沿滚道作纯滚动,以保证振动器有足够的激振力和使用寿命。振动器滚锥和滚道的锥体制造误差和长度尺寸链误差是影响制造频率的重要因素。

特殊螺纹接头油套管螺纹顶径验收公差的确定方法

特殊螺纹接头油套管油田验收公差的确定一直是油田和生产厂家争议的焦点。为解决特殊螺纹接头螺纹参数验收公差无科学计算方法的问题,根据尺寸链理论及统计学公差分析方法建立了一种特殊螺纹接头油套管螺纹顶径验收公差的确定方法,并以某扣型Φ88.90 mm×7.34 mm C110特殊螺纹油管为例,通过螺纹生产各阶段接箍螺纹顶径的统计分析,计算出该油管接箍螺纹顶径验收公差为±0.06 mm。研究成果为特殊螺纹接头油套管验收公差的确定提供了技术支持,对油田提高特殊螺纹接头油套管入库验收和质量控制水平具有指导意义。

基于6σ的零阶差车门系统公差设计

通过设计试验(DOE)建立了零阶差车门系统关键质量特性玻璃面差与玻璃升降扭矩的仿真模型,分析响应变量的显著影响因素,并通过蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟了公差优化前后系统的稳健性。结果表明,玻璃面差与玻璃升降扭矩仿真模型的决定系数R2分别为0.9686、0.9639时,模型的相关性均较好;理想情况下的公差优化后玻璃面差与玻璃升降扭矩的产品超差率分别从0.62%和1.71%降低为0。同时,结合大批量生产与工艺制造能力的实际情况将公差带重新划分后,玻璃面差与玻璃升降扭矩产品超差率分别降低了0.60%和1.67%,大幅度提升了系统公差设计的稳健性。

公差稳健优化设计的研究

为了解决产品加工成本与质量稳健的协调性问题,提出了一种新的公差稳健优化设计数学模型。依据公差稳健设计的思想,考虑产品质量的模糊性,以封闭环误差分布概率密度函数的方差和优质品概率之比为设计目标,建立了公差优化设计产品质量稳健性损失成本目标函数,并研究了优质品率和封闭环误差分布方差的确定方法。以加工成本和产品质量稳健性损失成本为目标,以模糊装配可靠度、可取公差极限范围为约束条件,建立了公差多目标优化数学模型。举例说明了文中所述的公差稳健优化设计方法的应用,采用遗传算法实现了公差的多目标优化设计。实例表明,该方法能够协调零件的加工成本和产品质量的稳健性损失成本,使优化指标的综合性能最佳。

基于多重相关特征质量损失函数的公差优化设计

在重点推导了具有多重相关特征产品的质量损失与尺寸公差的函数关系的基础上,提出了多重相关特征产品的公差优化设计方法,建立了基于制造成本-质量损失的公差优化设计的综合模型,建立该模型的目的是寻求制造成本和质量损失之间的平衡,实现旨在提高产品质量和降低成本的公差优化设计。应用实例验证了所提出方法的有效性。

基于可行稳健性的公差设计方法研究

针对公差设计较少考虑噪声因素的影响,提出了稳健公差设计方法.通过讨论统计约束函数简化过程中存在的不确定性因素及其影响,分析了可行稳健性设计的含义及必要性.给出包含噪声因素的一般公差设计模型,研究了统计约束函数的变差计算方法: 采用极值法计算其最大波动值或是采用统计分析法计算其方差,并将此变差作为附加约束条件,构建新的约束函数,得到了一种稳健的公差设计模型.公差设计实例及对比分析结果表明,该方法具有良好的抵抗噪声的能力,可显著提高设计的可行稳健性.

面向制造环境的稳健公差设计方法

提出一种基于制造环境的稳健公差设计方法 ,使得在公差设计中能考虑实际加工环境即各种加工方法的工序能力 ,从而保证在获得最优稳健公差的同时选择合适的加工方法 ,以保证设计公差的可制造性和稳健性 。

产品概念结构设计中的公差进化模型和算法

在产品概念结构设计自动化技术基础上 ,研究了产品公差设计过程及其特点 ,提出了四层产品公差结构模型。应用局部公差分配模型与公差设计过程建立了全局公差优化理论模型 ,提出了以保证产品总精度需求为目标的概念结构设计阶段公差的同步设计算法。实例表明 ,提出的公差进化模型和算法 ,避免了人为建模工作 ,大大提高了公差设计效率和质量 ,为快速完成多方案的并行设计奠定了基础。

基于VSA的冷镦机关键零部件公差设计

计算机辅助公差设计是CAD/CAM集成的关键技术之一,它不仅影响机械产品的质量与性能,而且也直接影响着产品的制造成本和企业的产出效益。通过虚拟样机结合现代计算机辅助公差设计软件VSA进行公差设计与验证,在确保冷镦机加工质量前提下降低了产品零件的制造成本。

基于装配定位约束的功能公差规范设计

为研究与产品几何规范标准体系(Geometrical product specification,GPS)一致的功能公差规范设计方法,基于新一代GPS的恒定类研究零件在装配体中定位的接点分类及其优先次序确定原则,并对现有装配有向图进行改进,增加装配定位约束的表达;研究几何功能需求的表达与分解方法,并基于改进装配有向图研究了零件-零件之间分界面的公差规范设计技术,提出一种几何功能需求-几何规范的功能公差设计新方法,实例验证所提方法的可行性。

计算机辅助公差设计一致性的评价工具——软件量规

在漂移模型、虚拟边界要求、条件公差理论以及ＩＳＯ 和国家标准的公差原则基础上，给出可用于孔轴类零件公差一致性验证的软件量规数学等效式。为基于约束的参数化ＣＡＤ系统中，计算机辅助公差设计的评价提供了理论依据，对促进ＣＡＤ／ＣＡＭ 集成。

基于合作博弈的公差稳健设计方法

结合合作博弈理论和装配产品公差稳健设计建模,提出一种基于Nash仲裁均衡的公差稳健设计方法.首先将考虑稳健设计要求的装配产品质量与成本视为多目标优化对象,通过建立博弈决策方、效用函数,对各博弈方策略进行归属分类,将装配质量和成本多目标优化问题转化为多目标博弈决策问题,并建立相应的博弈模型及效用矩阵,最后采用合作博弈中的Nash仲裁法进行优化求解.该方法应用于车身前端装配总成的公差设计案例,通过与单目标优化方法比较,说明了其工程应用的有效性.

基于变动几何约束网络的公差设计研究

在阐述和完善变动几何约束的定义和分类,变动几何约束网络的生成及其运动学模型的基础上,研究了计算机辅助公差类型的生成规则、方法,公差网络的表示方法,以及公差大小的最优分配方法。给出了基于三维CAD系统的计算机辅助尺寸公差和形位公差综合设计的总体框架和原型系统。实例分析验证了此系统的有效性。

基于统计公差和质量损失的公差设计

公差设计是产品设计的重要组成部分并直接影响到产品的实际生产成本。在传统的公差设计中,很少同时考虑质量损失和统计公差,因而采用传统的设计方法很难得到公差的最优解。基于产品的质量损失,利用公差-成本关系和统计公差的方法,建立了公差设计的优化模型,并应用遗传算法进行装配公差的分配。该模型以制造成本与质量损失成本之和为目标函数,以加工能力和功能要求为约束条件。最后通过齿轮装配体公差分配的一个例子来说明所提出方法和模型的优点。

生长型设计中公差进化设计方法研究

为实现生长型设计中尺寸链及形位公差项目的自动生成,在产品结构设计自动化技术基础上,研究生长型设计中公差进化设计的策略与原则。指出生长型设计中紧随结构的自顶向下、不断进化,公差进化设计模型也呈现为一种层次式结构;同时由于功能表面及其名义特征所具有的承载功能及几何信息的特点,可作为公差进化演绎的单元载体;在此基础上建立公差进化设计的基本过程模型。提出产品结构进化设计中,构建基于功能表面的装配网络以及基于名义特征的约束网络的双层装配约束网络的基本方法,给出辅助公差进化设计的公差断言;在此基础上,给出基于双层装配约束网络及公差断言的尺寸链及形位公差进化设计的基本过程。以活塞精镗销孔夹具的公差设计为例,说明所提出的公差进化设计方法在生长型设计中的成功应用。

蒙特卡洛仿真法在尺寸及公差设计中的应用

通过对机械工程设计中所采用的几种尺寸及公差设计方法的对比分析,提出了应用蒙特卡洛仿真法进行尺寸及公差设计的新方法。探讨了采用该方法进行计算机模拟,解决三维尺寸及公差设计问题的实现方法。在尺寸及公差设计中,该方法简单、易行,而且可以获得高的计算精度。以机械零部件为例,详细说明了应用该方法进行三维尺寸及公差分析的过程,从而证明了该方法的有效性和实用性。

基于齿面印痕控制的弧齿锥齿轮公差优化设计

应用基于特征变动的三维公差建模理论和传递矩阵累积方法,建立了系统综合安装误差与弧齿锥齿轮4个当量错位量的关系。给出了考虑安装误差的齿面接触分析算法,并对齿面印痕数字化特征完成了定义。以齿面啮合印痕相对于安装误差的敏感度为优化目标函数,在满足传动性能要求和成本限制的情况下,应用遗传算法对零部件精度进行优化。以弧齿锥齿轮为例,通过对优化前后啮合印痕、传动误差的比较,验证了该公差优化方法的可行性。