基于多重相关特征质量损失函数的并行公差设计

基于多变量质量损失函数,推导了多重相关特征产品的质量损失与有关零件工序公差的函数关系,建立了基于制造成本-质量损失的并行公差设计的优化综合模型,其目的是寻求制造成本和质量损失之间的平衡,以实现相关特征产品的设计公差与工序公差并行优化分配,达到提高产品质量和降低成本的目的。圆锥齿轮装配的并行公差设计实例验证了所提方法的有效性。     

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     

基于信噪比多元质量损失和制造成本的并行公差设计

质量损失是由于产品的功能波动所造成的,损失大小可由质量函数确定。在无量纲“标准化”多元质量损失函数的基础上,采用信噪比衡量各质量指标的波动,建立一般情形下的基于信噪比的多元质量损失模型,并把它表示成多个相关装配尺寸产品的工序公差函数。利用成本-公差函数和产品质量损失函数,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。     

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。     

基于田口质量观的并行公差设计的研究

本文提出了一种基于田口质量观的,总成本最小为目标函数,以装配功能要求,加工余量公差和经济加工精度为约束条件的并行公差设计的优化模型。     

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．     

并行公差设计与工艺路线技术经济评价方法

在界定并行公差设计概念的基础上,首次系统地给出了以总加工成本最小为目标函数、以装配功能要求、加工方法选择、加工余量公差、经济加工精度范围等为约束条件的优化数学模型,该模型能够对工艺路线进行一定程度地定量技术经济指标评价;论证了该模型是个非凸规划问题;最后给出了并行公差设计的一个仿真实例.     

尺寸、公差并行稳健设计模型研究

应用并行设计思想，稳健设计原则，提出了零件尺寸、工序尺寸及公差并行稳健设计模型，解决了尺寸，公差串行或交互设计的问题。     

基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法

为提高复杂机械产品的装配精度和装配质量稳定性,提出一种基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法。对关键工序的质量控制点公差带进行细粒度划分;从装配精度角度出发,引入田口工序能力指数构建质量损失—公差函数;综合考虑装配过程中两种作业(基本作业和辅助作业)类型的时间调整损失,建立装配时间调整费用—公差函数;在上述两函数的基础上,通过加权聚类建立装配损失—公差函数模型,以描述质量控制点的总损失与公差的关系;构建基于最短路径的公差带在线优化模型,将装配损失—公差函数作为权函数,以最小损失为目标进行搜索,实现对后续质量控制点公差带的在线优化。以某型发动机缸盖螺栓拧紧过程为应用实例,验证了上述方法的可行性和有效性。     

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。     

延伸公差带的应用及设计优势

为了保证零件装配,并满足产品设计要求,介绍了延伸公差带的三种应用场合。通过比较各种满足零件功能要求的方法,得出采用延伸公差带是最为经济合理的方法。     

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。     

支持无余量装配的容差语义建模技术研究

主流三维CAD系统侧重于产品的几何模型描述 ,其容差信息的描述方法对容差分析与综合的支持有限。容差设计是装配设计的主要工作之一 ,直接影响到产品的可装配性。航空产品研制过程中通常用工艺余量来补偿装配累积误差 ,不合理的余量将导致装配效益低下。因此 ,本文提出了一种新的容差建模方法———支持无余量装配的容差语义建模技术 ,建立了支持无余量装配的容差语义模型。本模型包含父子装配单元之间的从属关系、装配单元之间的约束关系和零件的属性等信息 ,采用统一建模语言 (UML)进行描述 ,并给出了实例对本方法进行了验证。本模型能够较全面地表达产品的设计意图 ,为余量优化设计、装配容差分析与综合提供必要的信息支持。     

基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计

提出一种基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计方法。分析二维多工位装配尺寸偏差传递关系,建立由定位销和零件定位孔(槽)公差引起夹具定位偏差的偏差流状态空间模型。采用数论网格方法对定位销和零件定位孔(槽)公差进行采样,将得到的公差样本代入夹具定位偏差模型,求得夹具定位偏差样本空间,将夹具定位偏差作为状态空间模型的输入偏差,提出基于状态空间模型的二维多工位装配成功率计算方法。继而应用Taguchi正交试验直观分析方法,分析得到影响装配成功率的主要因素即夹具系统定位销副关键公差,运用回归正交组合设计拟合得到二维多工位装配成功率与夹具系统定位销副关键公差的响应面模型。以定位销、零件定位孔(槽)制造成本所构成的装配成本最小化为目标,二维多工位装配成功率为约束,建立二维多工位装配夹具系统定位销和零件定位孔(槽)公差可行稳健设计模型。以汽车车身地板二维三工位装配为例,建立其公差可行稳健设计模型并对该模型进行计算与分析,结果表明在装配成本增幅较小的情况下,采用稳健约束后可显著提高公差设计的可行稳健性。该方法为二维多工位装配夹具系统公差稳健设计提供了一种新途径。     

Tolerance design of mechanical assembly using NSGA II and finite element analysis

The technological and financial limitations in the manufacturing process are the reason for non-achievability of nominal dimension. Therefore, tolerance allocation is of significant importance for assembly. Conventional tolerance allocation methods are limited by an assumption that all parts are rigid. Every mechanical assembly consists of at least one or more flexible parts which undergo significant deformation due to inertia effect. Finite element analysis is used to determine the deformation of components in an assembly. Therefore, integration of statistical tolerance design with finite element analysis will guarantee that the optimal tolerance values of various components of the assembly obtained as end product of the tolerance design will remain within tolerance variation. Then the product can function as intended under a wide range of operating conditions for the duration of its life. In this paper, tolerance design of a piston cylinder assembly is done to demonstrate the proposed methodology.     

Tolerance evolutionary model and algorithm in product growth design

To guarantee the successful transformation from product functional requirement to geometry constraints and finally to dimension constraints between components in a product, an evolutionary tolerance design strategy is proposed on the basis of automation technology in product structure design. In the first part of this paper, the theory of the growth design and the process of tolerance evolutionary design are introduced. Following the evolution of product structure, product tolerance grows from its initial state, defined by accuracy requirements, to its final state, defined as dimension tolerance and geometric tolerance. In this growing process, the basic units in the product growth design, known as functional surfaces and their nominal features, are used as evolutionary carriers. With the help of these basic units, the method for the construction of a two-layer correlation network is proposed. In the second part, the tolerance assertions to assist tolerance evolutionary design are given, based on which the basic process for an evolutionary design of dimensions chain and geometric tolerance are presented. In order to optimize the allocation of the dimension tolerance, a mathematical model is developed in which a correlated sensitivity function between the cost and the tolerance is created. In the model, the design cost, the manufacturing cost, the usage cost, and the depreciation cost of the product are used as constraints to the tolerance allocation. Considering these costs, a multifactor cost function to express quality loss of the product is developed and is applied into the model. The minimum cost is used as the objective function, and the depreciation cost in the objective function is expressed by the discount rate—terminology in economics. The aim was to achieve a final and ideal balance around assembly, manufacturing, and usage through the control of product precision. In the last part, the successful usage of the proposed tolerance evolutionary strategy in the incremental growth product design is demonstrated through a design example.     

一种面向机加工能力的公差反求方法

从全面考虑机床的加工能力、加工中心偏移等各种加工因素的角度出,提出了一种由机械加工能力反求公差的新方法,能较正确地反映零件加工的真实过程。最后给出实例并分析了其计算结果。     

Robust Tolerance Design by Response Surface Methodology

The Response Surface Methodology (RSM) approach is adopted for data analysis for an experimental model in order to determine the optimal component tolerances in an assembly. The response variable is the total cost, which consists of quality loss and tolerance cost. RSM is a combination of mathematical and statistical techniques, which provides designers, not only with the optimal tolerance values, but also with the critical components in an assembly. This feature is very important during the design activities since it enables designers to have feedback and suggestions for possible design improvement. Using RSM to optimise and analyse the experimental results, a tolerance design for quality improvement and cost reduction can be achieved at an early stage of design, particularly, in an uncertain design environment.