基于数学定义的公差建模方法与技术研究

摘要

本报告结合国家自然基金项目“基于产品几何技术规范的集成公差设计理论与方法”(No.50275136)及国防科技重点实验室基金项目“面向再制造工程的产品全寿命周期精度设计与评价技术研究”(No.51489020104JW0401)，较为系统地研究了在三维CAD系统中直线和平面特征的数学建模与实现方法，提出了基于数学定义、以自由度变动为模型设计变量的统一公差建模方法，研究了基于数学定义的三维公差建模系统的设计与实现，并结合课题组的相关成果进行了系统开发。 第一章阐明了课题的背景和意义，论述了当前计算机辅助公差设计技术(CAT)的研究状况，讨论了统一公差语义解释及其实现的作用与意义，提出了本报告的主要研究内容； 第二章系统地研究了变动直线和平面特征的建模方法。以自由度变动为模型设计变量，给出了直线特征和平面特征在不同公差要求下的公差语义解释模型； 第三章根据公差域的属性将公差分为三类：固定公差域的公差、平动公差域的公差、浮动公差域的公差；在此基础上提出了基于数学定义、以自由度变动为模型设计变量的统一公差建模方法；最后研究了三维CAD系统中的公差建模实现方法。 第四章开发了基于数学定义的统一公差建模原型系统。详细介绍了其设计思想、系统结构、核心功能的设计与实现方法等。通过设计层次式的公差表示与基于类的公差类型定义，实现了公差与CAD系统的有机集成；通过基于规则的方法对公差的正确性进行评价，保证了公差信息的合理、完整、有效。最后给出了实例研究； 第五章概括了本研究报告的主要研究内容，对计算机辅助公差设计应该进一步开展的工作进行探讨与展望；

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题背景

1.2计算机辅助公差技术的研究现状

1.2.1公差分析与综合

1.2.2公差建模

1.2.3 GPS标准

1.3课题的提出

1.4本文研究内容

1.5本章小结

第二章直线与平面的公差建模方法

2.1引言

2.2直线基于自由度变动的数学表示

2.3直线定向公差数学模型

2.3.1平行度公差的数学模型

2.3.2垂直度公差的数学模型

2.3.3倾斜度公差的数学模型

2.3.4定向公差的补偿

2.4直线对称度公差数学模型

2.4.1满足独立原则时中心轴线解释的公差模型

2.4.2满足最大实体要求时中心轴线解释的公差模型

2.4.3满足独立原则时表面解释的公差模型

2.4.4满足最大实体要求时表面解释的公差模型

2.5平面特征的公差数学模型

2.6本章小结

第三章统一公差建模方法及其实现

3.1引言

3.2基于语义的公差分类方法

3.2.1公差域的定义

3.2.2公差域的分类

3.3统一公差语义的解释建模方法

3.3.1固定公差域的语义表示

3.3.2平动公差域的语义表示

3.3.3浮动公差域的语义表示

3.4三维CAD系统中变动体生成方法

3.4.1通用生成方法

3.4.2算法实现

3.5本章小结

第四章公差建模系统实现及实例研究

4.1引言

4.2系统体系结构

4.2.1公差建模系统的功能需求分析

4.2.2系统体系结构

4.3部分系统核心功能的设计与实现

4.3.1多层次的公差表示建模

4.3.2公差语义解释

4.3.3面向制造的公差稳健设计

4.3.4基于装配约束的尺寸链自动生成

4.3.5公差正确性评价

4.4原型系统及实例研究

4.4.1原型系统及功能模块

4.4.2实例分析

4.5本章小结

第五章总结与展望

5.1引言

5.2全文总结

5.3未来展望

参考文献

致谢

博士期间发表论文

博士后期间发表论文

个人简历

A robust jtolerance design method jbased jon process capability

基于模糊质量损失的公差稳健设计方法的研究

基于可行稳健性的公差设计方法研究

模糊质量损失模型的建立与应用