生长型设计中的功能公差设计理论

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,提出将产品功能要求转化成零部件之间的几何约束关系,并最终表达为对功能尺寸约束的功能公差设计理论。建立成本—公差敏感函数的数学模型,将产品设计、制造、使用以及技术折旧成本作为公差分配的控制约束,并在其中引入产品使用磨损模型,以经济学中的贴现率来表征技术折旧成本,以成本最低为目标函数,以合理的工艺能力指数、装配功能、装配质量作为约束条件,实现基于功能与成本的面向产品全生命周期的尺寸公差分配。最后,设计实例说明所提出的功能公差设计理论能够在生长型设计中成功应用。     

现代精度设计技术之初探

精度设计不但影响产品的性能,也影响到产品的生产成本和加工工艺过程,合理的精度设计是决定产品性价比的关键。现代精度设计技术着眼于应用计算机技术,使企业能够在现有资源约束的前提下获得合理精度,在产品性能和产品成本之间取得最佳平衡。本文提出了现代精度设计体系,并对并行精度设计理论与技术、精度设计信息的计算机表达与建模技术、面向精度信息处理的机械装配表达方法、尺寸链自动生成技术、产品成本-精度模型、形位公差以及公差的数学模型化等关键技术进行了分析     

面向用户性能需求的产品公差体系再设计方法

针对用户对产品性能需求不断变化,提出了一种面向用户性能需求的产品公差体系再设计方法,使生产企业充分利用原产品生产系统,不需重新构建制造系统和质量检验体系,只需对原系统做适当调整,快速响应市场变化,从而使产品既能满足用户需求而成本又最低。在分析产品公差体系的基础上,充分利用产品生产过程中各检验和试验环节记录下的历史数据,建立起基于支持向量非线性回归机的产品性能偏差与零部件质量特征偏差之间的关系模型。以产品制造成本最小为目标,以产品性能偏差满足用户需求、零部件质量特征偏差不超过其公差、零部件公差不超出其经济加工公差范围为约束,建立起面向产品用户性能需求的产品公差体系再设计优化模型,并以微电机为例进行其公差体系再设计,结果表明该方法行之有效,将产品公差设计从产品开发阶段扩展到产品全市场周期,为实现产品公差设计提供了新途径。     

面向装配的设计方法技术研究

从影响产品装置性能的多种因素出发,提出了面向装配的设计体系结构。论述了面向装配的设计方法的关键技术问题,如自顶向下的产品设计、产品装配结构装配性能分析、数字化预装配、产品装配序列规划、装配公差综合与分析、机构运动综合与分析。     

面向装配的设计方法与技术研究

从影响产品装配性能的多种因素出发,提出了面向装配的设计体系结构。论述了面向装配的设计方法的关键技术问题,如自顶向下的产品设计、产品装配结构装配性能分析、数字化预装配、产品装配序列规划、装配公差综合与分析、机构运动综合与分析。     

基于并行质量工程的6σ公差设计方法应用研究

论述了一种基于并行质量工程的分析、优化机械装配公差的方法——6σ公差设计方法。以面向6σ设计为导向，通过实例探讨了如何在公差设计中将6σ质量设计到产品之中，进而给出设计和优化的流程。     

公理设计在公差设计中的应用初探

公差设计依赖于设计人员的经验、缺乏科学设计理论指导;产品公差设计通常为多功能需求设计,且功能需求之间往往又存在耦合,需要分析和解耦;功能方程组(功能需求与功能尺寸之间建立的函数方程组)的求解存在不同的求解策略,需确定最佳的求解策略。针对此类问题,引入公理设计理论至公差设计领域,首先将公差设计过程看作是功能域-尺寸与公差域的映射,利用独立公理和信息公理等来理解和分析公差设计问题,提高公差设计的科学性;其次,以轴承座装配为例分析了如何利用独立公理指导公差耦合设计的求解;最后,以齿轮组装配公差设计为例分析了独立公理和信息公理在解耦设计和判断求解顺序中的应用。研究结果表明,公理设计的引入可为公差设计提供理论框架和逐步分解、展开的机制,辅助判断和求解耦合设计问题,为公差设计理论由经验设计变为科学设计提供了有益的启示。     

一种面向热膨胀性能的公差设计方法

双材料点阵是实现热膨胀设计最有效的途径之一,然而制造误差会对热膨胀性能造成影响,传统公差理论无法保证产品性能的精确实现。提出了一种能保证双材料点阵等效热膨胀系数精确实现的功能性公差设计方法。首先,分析尺寸的热膨胀效应,根据结构热膨胀性能的极限情况进行变量分组;然后,分析尺寸敏感度,分别采用逐步降低敏感尺寸的公差等级和优先降低非敏感尺寸的公差等级两种方法对尺寸偏差优化模型进行改进;最后,通过对三种热膨胀性能的胞元进行公差设计,验证了方法的正确性。本文首次考虑了双材料结构的公差设计,建立了公差设计和结构热膨胀性能之间的关系,对双材料点阵的制造与应用具有很大的理论和实际意义。     

支持并行工程的公差设计与评价研究

基于ISO／TC213的几何产品规范标准中的特征定义，提出了变动几何约束网络概念，并给出了它的运动学模型，阐述了在于该网络的完全约束评价和可装配件评价，引入并行工程的设计理念，将公差评价方法融入公差优化设计过程，研究了面向三维CAD系统的公差设计和原型系统。     

基于广义装配原理的产品生长型设计

通过研究生物生长与产品设计之间的相似性,提出了基于广义装配原理的生长型设计过程,研究了广义装配原理的三个理论构成。首先,在产品生长阶段,为实现生长过程中的自然选择,提出了以复杂度理论为控制因素的设计推理策略;其次,提出了功能公差设计理论,通过加工成本以及基于多因素的模糊质量损失成本体现广义装配成本,在确保产品功能的同时,以较低的装配与制造成本为公差的分配策略;在产品进化阶段,为保证产品良好的装配性能,采用了虚实结合设计技术。将以装配质量因素为核心的产品复杂度、精度以及制造、装配成本等众多设计因素并行集成于生长型设计过程中,实现了以全生命周期装配质量保障为核心的产品生长型设计。     

基于广义装配原理的产品生长型设计

通过研究生物生长与产品设计之间的相似性,提出了基于广义装配原理的生长型设计过程,研究了广义装配原理的三个理论构成.首先,在产品生长阶段,为实现生长过程中的自然选择,提出了以复杂度理论为控制因素的设计推理策略;其次,提出了功能公差设计理论,通过加工成本以及基于多因素的模糊质量损失成本体现广义装配成本,在确保产品功能的同时,以较低的装配与制造成本为公差的分配策略;在产品进化阶段,为保证产品良好的装配性能,采用了虚实结合设计技术.将以装配质量因素为核心的产品复杂度、精度以及制造、装配成本等众多设计因素并行集成于生长型设计过程中,实现了以全生命周期装配质量保障为核心的产品生长型设计.     

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。     

面向质量目标的统计公差的表达方式及应用分析

介绍了统计公差及其标准化的国内外概况，论述了面向质量目标的统计公差及表达方式，总结了这种统计公差技术可满足控制功能和并行设计需求的三个层次的统计公差定量要求，为质量指标的选择、统计质量控制图及其参数设计、保证给定置信度和控制目标的抽样方案提供了并行设计所需要的标准化的系统方法、电子图表和解决方案。在和现有标准对比的基础上，指出这种统计公差技术功能上的拓展、内涵的深化和创新将使其成为指导统计过程控制、保证预期质量目标的不可缺少的界面。     

并行和协同设计中的变动约束管理方法研究

设计和制造企业多试图同时增加产品的复杂度、减少设计周期、降低产品成本和改善质量。减少成本而又不破坏产品质量的一个很好的使能工具是控制设计和制造过程的变动。本文从并行工程和协同设计的角度出发 ,阐述了产品开发过程中的变动及其管理 ;研究了面向装配、制造和产品性能的变动约束网络的构建 ;给出了面向并行工程和协同设计的变动约束管理的方法 ,以有效地支持参数与公差设计 ;并通过实例分析给予了验证     

6σ公差堆叠分析法在产品结构设计中的应用和探索

现代电子产品更新迭代快,研发周期短,质量要求高,传统的公差堆叠分析方法已经不能充分适应现代制造企业的需求,研究6σ公差堆叠分析法具有重要的理论意义和实践价值。基于正态分布理论和概率统计原理,结合SPC技术,给出了面向质量目标的6σ公差堆叠分析法的数学原理模型。利用Excel函数,以Excel软件为载体,建立了企业级公差堆叠分析电子模板。利用公差堆叠分析电子模板,在产品设计阶段,可以精准算出未来产品的不良率,或根据不同的质量要求,动态地订定零件公差,进行并行设计。     

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。     

基于功能表面的尺寸公差设计自动化的研究

依据产品概念结构设计中的公差进化模型和算法,结合由功能表面组成的功能模式研究了尺寸公差设计。给出了搜索局部尺寸链和全局尺寸链的方法,实现了概念设计阶段的尺寸公差设计的自动化,为以后的详细设计提供了参考。     

尺寸工程技术综述与展望

为了提高产品设计的质量和效率,分析了国内外尺寸工程的发展现状,详细介绍了尺寸工程的概念、流程、工具以及尺寸工程在产品开发过程中的地位和作用,指出了尺寸工程实施中存在的问题。提出通过数字化匹配和封样技术、公差分析软件与三维造型软件及产品数据管理等系统的集成实现信息流的一致性,从而形成统一的尺寸信息处理平台。为新的三维公差分析模型的开发及面向产品全生命周期的公差设计理论和方法的研究提供了新的思路,并对尺寸工程在制造业的普及应用进行了展望。     

浅谈塑料制品的公差：模塑塑料件尺寸公差新标准的应用

塑料制品应用越来越广泛，本文对影响塑料制品的尺寸精度进行了分析，指出影响塑料制品尺寸精度的主要因素有：材料的性能，模具的类型，结构的设计，成型的工艺及使用的环境等，本文简单地介绍了GB／T14486－93《工程塑料模塑塑料件尺寸公差》的特点和主要内容，并列出了常用材料模塑件公差等级的选用和模塑件尺寸公差表，以供设计者参考选用。实践证明，GB／T14486－93可以满足不同产品零件的功能要求且也有利于塑料模具的加工制造。     

面向装配的机械产品设计

讨论了面向装配的机械产品设计的两类方法，即在产品设计时考虑产品装配性能的设计准则法和基于装配规划分析反馈信息，对产品进行再设计，改善产品装配性能的反馈法。提出了面向装配设计的准则和装配规划分析方法。