圆柱面几何规范合成与数字化计量方法研究

摘要

随着传统的制造业水平难以满足不断变化的市场需求,使传统的制造技术正面临迫切需要升级。“中国制造2025”发展战略对传统制造技术的升级起到了巨大的推动作用。数字化技术与制造业融合成的数字化制造技术对制造业的发展起到了推动作用。现代工业设计中将规范设计、零件制造及过程管理用数字化制造技术取代传统制造技术。在几何产品装配中，产品几何规范的自动生成是根据几何要素之间的空间关系自动推理出装配几何规范类型。其主要优点是能够通过空间约束关系自动生成装配公差类型。本文在产品几何规范自动生成的基础构建了公差带合成表示模型，提出几何规范合成方法，并在数字化测量过程中考虑不确定度对产品合格性的影响。
　　第一，圆柱面几何规范域合成表示模型的构建。针对空间关系模型不能减少特征面上的标注公差类型，且公差类型较多而引起的检测的不方便问题。本文在特征表面和空间关系公差表示模型的基础上，增加公差带的集合表示层与公差合成，构建公差带合成表示模型。公差集合表示层是利用集合形式表示公差带，公差带合成表示层是合成表示模型的最后一层，通过公差合成来限定特征表面的实际变动空间。
　　第二，圆柱面几何规范合成方法的设计。在计算机辅助公差设计中，每种公差类型在一定的条件下都对应有一个公差带，根据这种映射关系将公差类型转换成公差带。利用集合的描述法，将公差带刻画为集合形式。根据公差原则对集合进行运算，得到多种公差类型在同一特征面上的整体公差带。
　　第三，圆柱面几何规范的数字化计量方法设计。根据通用GPS标准链中定义的操作算子对合成表示模型的结果进行数字化处理。操作算子在数字化处理过程根据产品的功能特征和结构形状来选择合适的原则，本文主要针对圆柱面进行数字化计量。并且在数字化测量的过程中需考虑不确定度对设计、检测的影响。在进行合格性评定时采用依从不确定度判定原则进行评定时同时考虑了规范不确定度与测量不确定度对产品的影响。
　　第四，圆柱面几何规范设计与测量实例研究。齿轮减速器的传动轴为例，利用几何规范合成方法对特征表面 S1的几何规范进行合成，在考虑不确定度的数字化测量判断S1的合格性。

目录

第一章 绪论

§1.1 课题背景及意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 论文主要内容

§1.4 本章小结

第二章 关键理论与技术

§2.1 引言

§2.2 通用GPS标准链环

§2.3 不确定度及一致性判定

§2.4 集合与数字化理论

§2.5 本章小结

第三章 几何规范合成方法

§3.1 引言

§3.2 几何规范合成表示模型

§3.3 配合关系

§3.4 几何规范合成方法

§3.5 圆柱面几何规范合成

§3.6 本章小结

第四章 几何规范的数字化计量方法

§4.1 引言

§4.2 关键要素操作

§4.3 不确定度分析与评定

§4.4 本章小结

第五章 实例研究

§5.1 引言

§5.2 圆柱面的几何规范合成

§5.3 数字化测量

§5.4 本章总结

第六章 总结与展望

§6.1 全文总结

§6.2 未来展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间的主要研究成果