基于新一代几何技术规范的装配误差建模

针对由于公差设计不合理而导致的服役于复杂工况的机械装备性能下降等问题,提出一种综合考虑制造与装配误差的机械产品装配精度分析方法。该方法首先利用有限元分析机械装备零部件装配误差导致的变形,并提取发生形变的关键特征面;然后基于新一代几何技术规范(GPS)将特征面的变形转化为尺寸与形位公差数据,并与设计公差进行叠加,实现变形—误差—公差的转换;随后基于雅可比旋量理论,构建综合考虑制造与装配误差的公差分析模型支撑机械装备的公差精量化设计;最后以某型机载作动筒为工程应用对象,对比分析了是否考虑受力变形条件下装配精度分析的结果差异,结果显示该方法相较于原有方法具有更高的计算准确性,能为精密机械产品精度设计提供更加准确的指导。

民用飞机雷达罩结构装配容差仿真分析研究

结构装配三维容差仿真可以在零件尚未制造、装配的阶段,通过软件模拟零组件装配过程的容差积累,并对模型进行迭代优化来对飞机的容差方案进行指导,避免飞机装配过程出现大规模超差,从而达到节省大量返工时间与材料成本的目的。针对容差传递关系较复杂、传统一维尺寸链分析方式难以胜任的雷达罩-机头结构装配过程,进行了三维容差仿真分析,旨在预测雷达罩-机头装配后能否满足工程要求。基于容差仿真结果-影响因素报告,对雷达罩制造装配方案进行优化,将雷达罩与机头间隙超差概率由3.19%~6.31%降低到0.10%~0.75%;将雷达罩与机头阶差超差概率由0.31%~1.81%降低到0~0.11%。三维容差仿真分析研究结果可以为雷达罩和机头的设计、工艺人员提供参考。

基于多面体模型的电机装配误差分析

电机装配时各零件的偏差累积会影响电机气隙,导致电机性能与装配质量下降,因此需对装配后电机定转子间的气隙进行公差分析。为做好公差分析,以电机气隙作为装配功能要求,建立装配偏差传递路径上的多面体模型,对串并联装配结构的多面体模型进行闵可夫斯基求和与求交运算,最终得到装配体气隙沿径向平动的变化范围。运用3DCS基于蒙特卡洛法对电机气隙进行仿真,验证了多面体模型法求解所得装配误差的准确性和合理性,对电机的公差设计具有一定的参考价值。

飞机复材主承力结构数字化高性能装配协调技术研究与应用

为满足新一代大型飞机复合材料主承力结构高精度、低损伤、低应力的装配性能与技术指标保证需求,本文以产品多种类关键特征耦合分析与控制为装配协调设计线索,以工程化应用研究为主线,系统地阐述了以关键特征识别、三维工艺容差仿真分析、装配过程变形预测、实测数据预装分析、高精度装配补偿等方法为主要技术路径的飞机复材主承力结构数字化高性能装配协调技术体系,并以典型复材外翼盒段部件装配为对象,对上述体系方法进行了全流程工程应用研究与试验验证,解决了复材外翼盒段部件装配协调设计与产品补偿策略设计问题,产品装配质量满足设计要求。

一种面向可装配性的公差分析方法

基于新一代产品的几何技术规范,分析了装配体的几何信息构成,给出了基于自由度分析的变动域建模原理和变动域-SDT(small displacement torsor)映射关系,采用齐次坐标变换描述了特征几何变动在装配体中的传播和累积,建立了包含零件公差信息和装配间隙信息的装配公差累积模型;构建了公差回路的矩阵表达式,用两个简单装配公差分析实例说明了零件可装配性条件及分析过程;最后以一个工程计算分析实例验证了方法的正确性。

虚拟装配中装配公差的检验分析

装配性能分析的主要内容之一是装配公差的分析。阐述了虚拟装配系统中公差并行设计的过程,建立了零件尺寸公差与装配体配合公差的模型,利用约束关系图表达了零件尺寸信息与装配体配合关系信息,利用尺寸公差模型与约束关系图通过有关算法生成装配尺寸链。介绍了公差分析的两种方法,并以孔轴的径向配合为例,利用极值法进行装配公差检验,针对检验时出现的各种不合理结果进行了详细分析,并提出了设计公差相应的修改意见。

基于蒙特卡洛模拟法的红外光学系统公差分析

在研究了蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟的概念、方法和基本步骤的基础上,讨论了蒙特卡洛模拟在红外光学设计中的应用。运用光学设计软件CODE V进行了中波红外光学系统的蒙特卡洛模拟实例计算。模拟结果表明:用蒙特卡洛模拟法进行公差分析,不仅可以在满足设计要求的前提下使系统的加工和装调公差得到合理分配,还可以正确地预测生产结果,判断设计的合理性。

基于虚拟配合面的带平面度零件装配容差分析

为实现平面配合装配中尺寸容差与平面度容差的耦合分析,构建了虚拟配合面,借助微动平面实现虚拟配合面的参数化表示。基于虚拟配合面,将平面度容差分解为配合中待装配零件在参考坐标系中沿装配方向的平动及其绕坐标轴的转动,平动分解量为平面度容差值,而旋转角度则由平面度容差与配合面的尺寸确定。建立了装配体全局坐标系,构造空间矢量尺寸链,将平动量和转动量映射到尺寸链中,完成了装配容差分析。通过某型飞机机翼组件验证了所提方法的有效性。

车身装配概念设计专家系统

介绍了车身装配偏差分析(AVA)系统中车身装配设计专家系统的构造与分析流程以及装配知识的获取与表达,通过基于知识的装配顺序获取与尺寸链的生成、接头方案配置与公差设计来完成基于知识的车身装配工艺设计.构建了一个由概念设计到详细设计基于知识的数字化车身设计平台,使得产品的整个装配设计过程集成到一个统一的设计环境中,在一定程度上达到概念设计与制造的并行协调设计.

多公差耦合装配结合面误差建模与公差优化设计

以装配结合平面为研究对象,分析多种公差耦合情况下零件间装配结合面误差建模和公差优化设计问题。采用小位移旋量(Small displacement torsor,SDT)描述公差,针对不同类型公差建立零件平面误差模型,通过蒙特卡洛模拟法获得装配平面误差变动分量的实际变动区间带宽,通过响应面法建立误差变动分量实际变动区间带宽与公差间的显式函数关系;建立包含零件加工误差与装配过程误差的装配结合面综合误差模型。将该方法扩展应用于复杂装配体的装配误差建模中,实现了在设计阶段对装配精度的预测。以加工成本为目标,装配精度可靠度为约束,进行零件公差的优化设计。以一典型产品精度设计为例,验证了用该方法预测装配精度和优化零件公差设计的可行性与实用性。

面向并行工程的三维装配公差链分析

提出用装配基准变动方程组来建立装配公差链模型,通过求解此方程组获得三维装配公差链的分析结果。提出装配基准图定量描述装配体零部件之间的配合及位置关系,并且基于此图自动生成装配公差链;应用蒙特卡罗仿真方法给出了计算实例。

法兰-螺栓联接对加速器对中装配同轴度的影响

针对直线感应加速器对中装配同轴度要求高的特点,考虑法兰、螺栓和密封垫相互作用,建立了加速器对中装配法兰-螺栓联接的三维有限元模型,分析了螺栓预紧力对加速器对中装配时同轴度的影响作用。水平面上的螺栓预紧力与其它螺栓预紧力的差异变化对组元轴线改变的影响最大,而处于竖直方向上的螺栓的预紧力差异对同轴度的影响较小。因此在实际装配中应更注意水平方向的螺栓预紧力的控制。研究结果为加速器对中装配同轴度提高提供依据。

虚拟装配下车辆传动装置的公差分析与设计

采用产品几何技术规范与认证作为面向公差分析的信息模型的建模基础,建立了产品公差分析信息模型,考虑了尺寸公差和形位公差,结合虚拟装配环境的可视化性、交互性,采用了人机交互的尺寸链生成方法和基于Halton序列的拟蒙特卡洛公差分析法,实现了公差分析与设计,开发了公差分析子系统,作为对理论方法的验证,为产品公差优化设计做了初步的探索。

某型手枪击发机构装配公差分析与信息化集成研究

针对轻武器行业"人工修锉"问题和企业数字化设计与制造需求,利用VSA软件进行了某手枪击发机构三维装配公差分析,得到了与实际装配情况一致的结果,说明基于三维模型的计算机辅助公差设计技术适用于轻武器设计制造公差控制,在轻武器数字化设计制造过程中可以为实际设计、制造提供支持,减少工程更改。在此基础上提出了CAT在数字化协同设计和制造环境下系统信息化集成框架、应用模式、数据模型和数据交互方式等,为后续系统的开发、集成与应用提供了参考。

基于改进田口试验法的装配公差分析

针对传统的田口试验法在进行装配公差分析时只适用于组成环尺寸分布为正态的情况,且计算精度较低,无法满足航空发动机装配过程中高精度、高效率、短周期等要求的问题,提出一种改进的田口试验法,通过合理选择各组成环的水平值及相应的权重因子,将传统田口试验法的适用范围扩展到组成环尺寸分布为非正态的情况,并且能够较为准确地估计出封闭环尺寸变量的前四阶矩,结合Pearson分布理论构建了新的装配公差分析模型。在理论分析的基础上,通过计算某型航空发动机涡轮转子的装配成功率,验证了该方法的有效性。

公差与性能自适应匹配建模与分析方法

为建立性能与公差之间的映射关系,提出了一种公差与性能自适应匹配建模与分析方法。通过实验获取了公差与性能的统计数据,在此基础上采用最小二乘法拟合求解公差与性能之间的数学模型。通过参数化方法建立了公差与性能自适应匹配的数学模型,并对装配尺寸链公差与性能匹配进行了分析。以某型飞机组件为实例,验证了所提方法的正确性和可行性。

飞机自动化对接装配系统的故障维修决策

为保证飞机大部件自动化对接装配的安全性、可靠性和经济性,提出了面向装配系统现场设备的故障维修策略。在分析维修目标的基础上,构建了维修决策的数据模型。通过层次分析法、残缺判断矩阵处理机制和相容矩阵分析法,实现了设备故障实例各准则和指标权重的合理配置。基于数据标准化技术,由失效模式与影响分析故障描述,导出了故障风险度的评价模型。针对不同类别设备可靠性设计的差异性,引入综合维修模式,采用灰色聚类实现维修决策。该决策已应用在飞机大部件自动化对接装配系统中,提高了系统稳定性,降低了设备故障风险,同时控制了维修费用,并形成了维修策略知识库。

基于低偏差序列样本的装配公差分析方法

传统Monte Carlo分析方法在进行公差数值分析及装配成功率估算时需要大量的统计样本支撑,无法适应高精度复杂产品研制过程中公差设计多组成环、高置信度、高精度、多迭代、短周期等要求。针对该问题,引入低偏差序列代替Monte Carlo方法中的伪随机数序列,并将其融入公差数值分析模型和装配成功率估算模型中,进而构建了基于低偏差序列样本的公差数值分析方法与装配成功率估算方法。在理论分析的基础上,通过对某型飞机典型组件的实例分析,验证了该方法的有效性。

加速踏板与地板干涉的偏差分析及稳健性优化

为解决加速踏板与地板之间的干涉问题,提高整车的驾驶舒适性和安全性,建立了3DCS三维装配偏差分析模型,运行蒙特卡洛虚拟装配,得到分析目标的概率统计特性曲线和贡献因子的灵敏度分析结果,并根据偏差分析结果,对加速踏板及加速踏板安装板的定位基准进行了稳健性优化.对比分析优化前后加速踏板与地板距离的显著几何因子影响系数、质量损失函数以及装配质量的不合格率,并绘制测量目标的概率分布图,以验证稳健性优化方案的有效性.分析发现,基于装配偏差分析结果,对显著影响因子进行稳健性优化,可有效提高稳健性优化效率,并保证产品质量满足设计要求.

基于装配尺寸链的计算机辅助飞机公差设计

介绍了以现有CAD三维造型系统为技术平台,开发计算机辅助飞机公差设计模块,实现基于装配尺寸链的产品公差分析和分配的计算机辅助设计方法。给出了在UG平台上实现计算机辅助公差设计模块的开发方案以及利用该模块进行飞机装配部件公差设计的运行实例。