[發明專利]一種面向三維夾具設計的公差迭代式優化方法

有效

• 申請號: 201610158997.2
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105740585B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 唐文斌;黃學良;韋力凡;王蕾
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

本發明公開了一種面向三維夾具設計的公差迭代式優化方法，主要包括四個步驟：根據定位銷公差范圍，選取定位銷誤差樣本；根據定位銷誤差樣本，計算夾具定位誤差；根據定位銷的位矢和法矢，計算定位銷的幾何靈敏度系數；根據夾具定位誤差和定位銷的幾何靈敏度系數，迭代式優化定位銷公差。本發明對于給定的初始夾具公差，可以保證自動、高效地尋求到最優公差方案，且方法具有較高的計算精度和通用性；通過優化夾具公差來達到控制夾具定位精度的目的，能在一定程度上降低調整夾具的成本；同時，由于所提方法建立在三維空間中，所需輸入信息可直接從夾具的CAD設計模型中獲取，因此，有利于實現所提方法與CAD系統的集成，實現計算機輔助夾具公差設計。

技術領域

本發明涉及裝配夾具設計技術領域，具體而言，是一種面向三維夾具設計的公差迭代式優化方法。

背景技術

在復雜產品裝配中，大量夾具被用于零組件的定位和夾持，其定位精度直接影響產品裝配精度和質量。夾具公差設計作為夾具設計中的重要環節，是驗證夾具設計合理性、保證夾具定位精度的重要手段，對提高產品裝配精度和質量具有非常重要的意義。隨著計算機輔助設計技術(CAD)的廣泛應用，產品設計階段已基本實現100％數字化產品定義，尤其是隨著基于模型定義(Model Based Definition，MBD)技術的探索與應用，三維模型正成為設計、加工、裝配、試驗等各個階段的唯一依據。在上述背景下，需要建立三維環境下的夾具公差設計方法。

目前，國內外企業和研究者在夾具結構設計、夾具定位精度分析等方面開展了一些工作。在夾具結構設計方面，企業或研發機構一般針對具體產品對象或業務需求進行夾具結構設計，目前已有較多發明成果。例如，專利“一種高精度旋轉定位工作臺”(申請號：201120500632.6)通過兩氣缸控制夾頭松緊夾具的夾頭松緊度和調節萬向節高度以實現工作臺的精確調整，以滿足研磨作業中的高精度定位要求。專利“一種定位夾具”(申請號：201220203288.9)設計了一種具有較高定位精度，同時能保證工件定位穩定性的定位夾具。在夾具定位精度分析方面，國內外學者側重建立夾具定位器誤差與工件定位誤差之間的關系。例如，文獻“Workpiece Positioning Analyses:The Exact Solutions and aQuadratic Variation Approximation Using the Method of Moments”(Jun Cao,XinminLai,Wayne Cai,Sun Jin,Zhongqin Lin,《Journal ofManufacturing Science andEngineering》，2008,130(12):1-10.)建立了定位銷誤差與工件定位誤差之間的數學模型，并給出了基于距的模型求解方法；文獻“夾具定位分析模型的統計特征及相對誤差分析”(羅晨,朱利民,丁漢,《機械工程學報》，2013,49(5):110-115.)給出了夾具定位精度的統計分析方法，提高了計算的效率。

從國內外研究現狀來看，盡管在夾具定位精度分析方面目前已有較多成熟方法，可較好的解決夾具公差方案優劣的評價問題，但并沒有給出有效的夾具公差優化方法；同時，在夾具結構設計中也需要夾具公差優化方法的支持，比如：如果夾具公差方案設計不合理，則可能需要通過調整夾具結構來帶到控制夾具定位誤差的目的，從而導致成本增加。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種面向三維夾具設計的公差迭代式優化方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種面向三維夾具設計的公差迭代式優化方法，包括以下步驟：

(a)根據定位銷公差范圍，選取定位銷誤差樣本；

(b)根據定位銷誤差樣本，計算夾具定位誤差；

(c)根據定位銷的位矢和法矢，計算定位銷的幾何靈敏度系數；

(d)根據夾具定位誤差和定位銷的幾何靈敏度系數，迭代式優化定位銷公差。