[發明專利]基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法及系統

在審

• 申請號: 202010717471.X
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111832185A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 馬嵩華;宋凱樂
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/10
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法，其特征在于，包括：

采集待裝配工件的結構參數；

基于待裝配工件的結構參數以及幾何公差生成其蒙皮模型；

定義待裝配工件蒙皮模型的配合面和載荷邊界條件；

將待裝配工件蒙皮模型的裝配等效為所述配合面位移和反作用力的計算，并定義所述配合面之間距離目標函數及其約束條件；

對所述目標函數進行迭代計算，使配合面間的距離最小，獲得裝配仿真結果。

2.如權利要求1所述的一種基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法，其特征在于，所述蒙皮模型的生成經過分段、幾何公差附加和重組來實現。

3.如權利要求2所述的一種基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法，其特征在于，所述分段是將創建好的工件模型分割成獨立的表面進行分別處理，所述幾何公差附件是對每個表面附加指定公差所產生的幾何公差，所述重組是將分割的表面按照原始模型的位置關系進行重新組合。

4.如權利要求1所述的一種基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法，其特征在于，所述約束條件包括距離約束和平衡約束。

5.如權利要求4所述的一種基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法，其特征在于，所述距離約束需要利用到接觸點，所述接觸點由待裝配工件蒙皮模型的配合面的相對位置決定，所述接觸點是解決所述配合面之間距離的基本條件。

6.如權利要求1所述的一種基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法，其特征在于，所述配合面的相對位置隨著接觸變形而變化，為了加快相對位置的求解速度，需要假定蒙皮模型屬于剛性變形，所述接觸點通過小位移扭轉理論SDT來進行計算。

7.如權利要求1所述的一種基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法，其特征在于，對于每個待裝配工件蒙皮模型，其接觸點負責承受內部和外部負載，所以，在組裝過程中，應平衡外力F、外扭矩T以及支撐反作用力R，所述平衡約束表示為：

其中，j表示不同的待裝配表面表面，i為表面j上不同的離散點，k為表面j施加力的序號，q為表面j上施加扭矩的序號，L_j,i是力點與物體中心之間的距離。

8.如權利要求1-7任一項所述的基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法，其特征在于，采用所述基于蒙皮模型的精確裝配仿真方法進行若干次裝配仿真，獲得裝配偏差分布情況，利用所述裝配偏差分布情況對工件進行公差分析，進而對工件生產過程提供精確的幾何公差的指導，提高工件裝配質量。

9.一種基于蒙皮模型的精確裝配仿真系統，其特征在于，包括：

模型構建模塊，其用于采集待裝配工件的結構參數；基于待裝配工件的結構參數以及幾何公差生成其蒙皮模型；定義待裝配工件蒙皮模型的配合面和載荷邊界條件；

目標函數構建模塊，其用于將待裝配工件蒙皮模型的裝配等效為所述配合面位移和反作用力的計算，并定義所述配合面之間距離目標函數及其約束條件；

裝配仿真模塊，其用于對所述目標函數進行迭代計算，使配合面間的距離最小，獲得裝配仿真結果。

10.如權利要求9所述的一種基于蒙皮模型的精確裝配仿真系統，其特征在于，所述蒙皮模型的生成經過分段、幾何公差附加和重組來實現。