方孔公差一致性验证技术的研究

尺寸公差与形位公差的一致性验证是计算机辅助公差设计中不可缺少的重要环节。在包容要求、最大实体要求及最小实体要求条件下，分析了方形零件尺寸公差和形位公差一致性准则，给出了相应的数学等效式，举例说明了该一致性验证准则的使用方法，为方形零件计算机辅助公差设计一致性验证提供了理论支持。     

计算机辅助公差设计中方形轴孔的公差协调性分析

尺寸公差与形位公差的一致性验证是计算机辅助公差设计中不可缺少的重要环节。依据公差国家标准中的包容要求、最大实体要求、最小实体要求分别确定了槽、方孔及棱柱的尺寸公差与形位公差一致性的评判原则，给出了判定一致性的等效不等式，并举例说明了该一致性验证方法的实用性，为计算机辅助公差设计的一致性评价提供了可行的方法。     

对最小实体要求实用性的探讨

本刊于1996年第4期刊载了柳翔宇同志的文章《不同公差要求下极限尺寸含义的探讨》。笔者对文中最小实体要求的原理及它的实用性谈谈个人浅见。实际要素在尺寸公差范围内具有材料量最少时的状态称为最小实体状态。在最小实体状态下零件的被测要素的尺寸公差与形位公差的综合极限边界称为最小实体实效边界，其尺寸称为最小实体实效尺寸。最小实体要求是指当被测要素或（和）基准要素偏离最小实体状态时，定位公差获得补偿的一种公差要求。也就是说，当零件的实际尺寸偏离最小实体尺寸时，允许其形位误差超出最小实体状态时给定值的这种公差要…     

关于最小实体要求的一点理解

1关于最小实体要求最小实体要求和其对应的是最大实体要求。这是二个截然相反的概念，最小实体要求和最大实体要求应用于实际零件，产生的效果也是截然相反的。最小实体要求产生的效果是保证零件最小壁厚，最大实体要求产生的效果是保证零件最大壁厚。因此，这二个概念是不能替代的，它们产生的作用也是无法替代的。深刻理解这二项公差要求有利于设计人员运用这二个严密的概念以准确表达其设计思想。然而实际中，有些图样往往存在一些不足。比如结构不合理或工艺性较差，又如尺寸公差、形位公差标准不合理或者公差过小。一般讲，一个较好的…     

最大实体要求作用下尺寸公差和形位公差间的相互补偿

通过对一组有装配关系的零件尺寸分析,论述了最大实体要求用于被测要素及可逆要素用于最大实体要求时,尺寸和形位公差之间的相互补偿作用。     

谈最大实体要求和导柱的同轴度量规的设计

为了解释尺寸公差与形位公差的关系,GB/T 4249—1996《公差原则》规定了独立原则和相关要求。相关要求分为包容要求、最大实体要求和最小实体要求。包容要求和最大实体要求是产品设计和生产中常用的两种要求。下面谈谈对最大实体要求的理解和应用。 图1是导柱零件的略图。由图看出:φ16S7的轴线对φ11f8的轴线的同轴度公差为φ0.1 M,即φ16S7圆柱面的轴线在最大实体状态下必须位于直径为公差值φ0.1且与基准φ11f8的轴线同轴的圆柱面内,在最大实体状态下同轴度的公差带见图2。 图1 导柱零件略图 图2 被测要素在最大实体状态时同轴度…     

包容要求及其应用

1引言公差原则是处理尺寸公差和形位公差关系的基础。它包括独立原则、包容要求、最大实体要求、最小实体要求和可逆要求。如何正确地理解和合理地应用这些要求，对于能否完整地表达设计意图，正确地传递公差信息，保证零件的功能要求是十分重要的。本文就包容要求及其应用作一探讨。2包容要求GB／T4249-1996《公差原则》规定：包容要求表示实际要素应遵守其最大实体边界，其局部实际尺寸不得超出最小实体尺寸。也就是说包容要求采用最大实体边界作为其控制边界，将实际要素控制在其内（对于轴类要素）或其外（对于孔类要素）。该边界是一…     

公差原则和三种要求的剖析

(1)公差原则 公差原则是确定尺寸要求、形位要求与相关要求之间相互关系的原则,也就是独立原则。独立原则规定:图样上给定的每一个尺寸要求、形位要求和相关要求均是独立的,应分别满足各自的要求,见图1。 尺寸公差要求 形位公差要求 最大实体要求MMR 独立 原则 相关要求 最小实体要求LMR 图1 (2)尺寸公差要求 尺寸公差要求设定了两个极限尺寸——最大实体尺寸MMS和最小实体尺寸LMS来限制实际尺寸,要求任一局部实际尺寸不得超出两个极限尺寸。这种限制是由两个极限值组成的,是双向的限制。尺寸公差值就是两个极限值…     

浅议形位公差标准的几个问题

近年来发布了四项形位公差国家标准──GB／T1182－1996《形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法》、GB／T1184－1996《形状和位置公差未注公差值》、GB／T4249－1996《公差原则》和GB／T16671－1996《形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》。在此之前，已经发布了GB13319－91《形状和位置公差位置度公差》等几项标准。使形位公差国家标准体系日臻完善，初步形成了比较完整的形状和位置公差标准体系。随着上述几项标准宣贯活动的逐步深入，新形位公差标准的一些基本概念和标注方法的规定引起了工程技术人员的关…     

形位公差项目的合理选用

文章分析了形位公差项目对被测要素的控制情况,阐述了如何通过合理的形位公差项目选用,在满足零件功能要求的同时,尽量减少形位公差项目,使加工和检测更加方便。     

基于工序加工能力的并行公差优化设计

提出一种基于工序加工能力的并行工序公差优化设计方法。在产品的初步结构设计阶段，通过相配零件的加工工艺规划把装配功能公差表示为零件的工序公差，建立以加权制造总成本最小为目标，以并行公差链、标准化的工序公差系数、机床最大经济极限公差为约束的非线性并行公差优化设计模型，求解该模型得到最佳的工序公差。最后给出了并行公差优化设计的一个工程实例，结果表明，所提的方法具有比传统串行等精度方法更合理、工序公差数值更大的优点。     

Evaluation and uncertainty analysis of vectorial tolerances

Recently, the integration of coordinate measuring machines (CMMs) and computer-aided design (CAD) systems has promoted a new approach to the evaluation of workpiece geometry; namely, vectorial dimensioning and tolerancing. This new approach is promising, because it defines process-related dimensions and tolerances clearly and distinctly. Therefore, it enables proper manufacturing control and process diagnosis. However, current proposal of vectorial tolerancing has several limitations. First, the current orientation vector is inadequate for representing true three-dimensional (3D) orientation. As a result, the orientation of a free-form surface cannot be properly established. Second, there has been little discussion of vectorial tolerance evaluation. This paper proposes a new rotation vector that provides a more general mathematical basis for representing vectorial tolerances. A nonlinear, best-fit algorithm has been developed to evaluate vectorial tolerances for both analytical geometric elements and free-form surfaces. To study the uncertainty of the best-fit result caused by sampling strategy and dimensional errors, sensitivity analysis of the evaluated parameters was investigated. Simulation and experiment showed that the developed model can predict the uncertainty of the evaluated parameters accurately.     

A continuous tolerance system

This paper analyzes the current ISO tolerance systems (ISO 286-1¹ and ISO 286-22) and presents new formulas that allow the aggregation of the tolerance system in a simple way. The approach used makes it possible to compute the tolerances in a continuous manner with respect to both dimension and grade of tolerance (quality). The results are always within the tolerances tabulated in the ISO 286-1' and 286-22 Standards. This continuous approach is suitable for optimization in design and automation in tolerancing on computer-assisted design (CAD) systems. The paper proposes a tolerancing approach closer to the modern tolerancing philosophy as given by the Taguchi methods.     

一种基于制造环境的统计公差分析方法

在并行公差设计理论的基础上,提出基于制造环境的面向装配的统计公差分析方法,使得在公差设计中,考虑实际加工环境的加工状况,即各种加工方法的工序能力。在此基础上,建立基于工序能力的统计公差分析模型。在假定过程平均漂移为均匀分布和正态分布两种情况下,计算出制造偏差的概率密度函数,进而推导出线性装配相应函数的概率统计特性值,为统计公差优化设计奠定了基础．     

基于NURBS的形位公差装配成功率计算方法研究

研究了基于NURBS的形位公差装配成功率的计算方法。阐述了利用统计方法获得模拟加工表面采样点和NURBS曲面插值构造加工表面；研究模拟检测过程来估算装配成功率的方法；就不同公差原则以成功率的计算展开了讨论。     

基于宽容分层序列法的飞机装配公差稳健设计技术

飞机制造中由于工序能力指数和公差等设计变量存在变差,可能导致无法满足飞机装配质量要求以及制造成本波动较大的问题。运用稳健设计方法建立了飞机装配公差的可行稳健性和敏感稳健性两类设计模型。可行稳健设计考虑了公差等设计变量对装配可行性的影响,使其变差不影响装配功能的实现;敏感稳健性设计则考虑了公差等设计变量对制造成本和装配质量的影响,在目标成本较小的前提下使得目标成本和装配质量受设计变量变差的影响最小。提出了针对飞机装配公差可行敏感稳健设计的多目标优化问题的宽容分层序列求解算法。将公差设计中制造成本、装配质量波动、制造成本波动多个设计目标按照重要性依次排序。首先求解成本最小情况下的公差一般优化解,然后在成本最小值的宽容约束下,求得具有装配质量波动最小值的公差,最后在上述两个优化目标的宽容约束下,求得成本波动最小的最优公差。应用实例和分析结果表明了方法的有效性。       

Dimensional and geometrical tolerance balancing in concurrent design

In conventional design, tolerancing is divided into two separated sequential stages, i.e., product tolerancing and process tolerancing. In product tolerancing stage, the assembly functional tolerances are allocated to BP component tolerances. In the process tolerancing stage, the obtained BP tolerances are further allocated to the process tolerances in terms of the given process planning. As a result, tolerance design often results in conflict and redesign. An optimal design methodology for both dimensional and geometrical tolerances (DGTs) is presented and validated in a concurrent design environment. We directly allocate the required functional assembly DGTs to the pertinent process DGTs by using the given process planning of the related components. Geometrical tolerances are treated as the equivalent bilateral dimensional tolerances or the additional tolerance constraints according to their functional roles and engineering semantics in manufacturing. When the process sequences of the related components have been determined in the assembly structure design stage, we formulate the concurrent tolerance chains to express the relations between the assembly DGTs and the related component process DGTs by using the integrated tolerance charts. Concurrent tolerancing which simultaneously optimizes the process tolerance based on the constraints of concurrent DGTs and the process accuracy is implemented by a linear programming approach. In the optimization model the objective is to maximize the total weight process DGTs while weight factor is used to evaluate the different manufacturing costs between different means of manufacturing operations corresponding to the same tolerance value. Economical tolerance bounds of related operations are given as constraints. Finally, an example is included to demonstrate the proposed methodology.     

基于制造成本与质量损失的并行公差设计

研究产品质量损失与产品尺寸公差的关系 ,提出具有多个相关装配尺寸产品的质量损失 ,并把它表示成工序公差的函数。利用成本 -公差函数和产品的质量损失函数 ,给出基于产品最低制造成本和多个相关装配尺寸产品质量损失的并行公差设计优化模型 ,实现公差的并行设计 ,最后通过工程实例验证所提出的方法