新一代GPS标准中非理想表面模型的建模方法

本文重点研究在新一代产品几何技术规范标准下如何将非理想表面模型以离散数学的方法表达出来。利用马尔科夫链蒙特卡洛仿真技术(MCMC)和基于主成分分析(PCA)的全局建模法来实现考虑几何约束和公差规范的具有随机误差的非理想表面模型的仿真分析;利用统计形状分析方法(SSA)和基于广义Darboux结构的局部建模法来实现在制造过程中产生的系统误差的非理想表面模型的仿真分析;并引入平均非理想表面模型概念及其统计分析方法对产品变形趋势进行预测。最后以实际工件为对象,通过本文提出的方法得到了其非理想表面模型的仿真结果,并对其仿真效果进行了综合分析,分析结果证明了本文提出方法的正确性和可行性。

产品几何规范中非理想表面的多尺度表征

考虑目前多数计算机辅助公差工具仅能针对具有理想几何表面的CAD模型,无法从物理几何角度真正反映制造误差,本文研究了非理想表面的多尺度表征,提出了一种能够表征产品表面及其截面轮廓宏观及微观多尺度形貌误差的非理想表面模型。首先,提出了一种利用离散小波实现形貌误差多尺度仿真的方法;其次,针对实际工件,利用离散小波对其表面及截面轮廓采样数据进行形貌误差多尺度仿真;最后,对形貌误差各尺度成分进行合成,得到具有多尺度形貌误差成分的工件三维表面及其二维截面轮廓的非理想表面模型。仿真及实验结果表明:利用提出方法可以实现具有多尺度形貌误差的非理想表面模型表征;仿真所得粗糙度R_a值与白光干涉仪测量所得值的平均相对误差不超过4%。得到的结果证明了提出方法的正确性和可行性,为更加全面地表征产品的非理想表面模型提供了有效途径。

新一代产品几何技术规范标准中齿轮非理想表面建模研究

公差规范贯穿于几何产品的整个生命周期,为了解决现行的计算机辅助公差工具无法从物理几何角度实现对于产品制造误差的真实表达,提出1种普适性的公差建模方法,能够在几何产品最初的设计阶段便对产品制造、检测过程中的几何变化量予以考虑。以新一代产品几何技术规范(GPS)为基础,将小波分析和功率谱密度分析等信号处理技术运用到产品表面形貌分析中,研究出1种能够反映产品三维表面及其二维轮廓的宏观及微观多尺度形貌误差成分的非理想表面模型表征方法,并应用于具有齿廓误差的圆柱齿轮模型上,实现其在通用商业CAD软件中的显示,以解决产品在设计、制造、检验过程中公差规范表达难以统一的难题,为产品几何变化量的有效控制提供了1种可行、可靠的新方法。

面向数字孪生的产品表面模型表达与生成方法

产品数字孪生模型被认为是实现物理世界和虚拟世界深度融合的一种潜在的有效解决方法。针对产品全生命周期过程对数字孪生几何模型合理准确表达的实际应用需求,提出以非理想表面模型为载体实现数字孪生模型的几何参考表达方法。引入新一代产品几何技术规范,给出了通过几何要素及相关操作实现非理想表面模型信息的完整表达方案;分析了面向数字孪生的产品非理想表面模型的两种映射生成方法和模型创建流程,通过在离散网格模型上增加几何误差信息的方式生成规范表面模型;根据逆向建模的思想,通过实际测量离散点云数据并采用离散几何及小波分析等手段进行多尺度表面形貌误差表征,从而生成认证表面模型。最后通过某零件实例分析验证了所提方法的可行性。