[發明專利]一種支持大數互換裝配的槍械裝配精度控制方法及系統

在審

• 申請號: 202211510384.2
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115758617A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 方峻;阮保君
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 汪清

本發明公開了一種支持大數互換裝配的槍械裝配精度控制方法及系統，方法步驟為：首先在裝配模型中定義幾何要素的位置點，通過置信區域的累加和分解推導出目標尺寸公差的計算公式，然后進行尺寸公差的優化，計算目標幾何要素位置坐標的理論置信區域，由抽樣零件實際尺寸計算其工藝能力指數和合格率，計算目標幾何要素位置坐標的實際置信區域，并通過理論置信區域和實際置信區域的比較來預測和監控裝配精度的合格率是否滿足要求；系統包括：幾何要素位置點定義模塊、尺寸公差優化設計模塊、裝配精度預測與監控模塊；本發明能夠在降低生產成本的同時提高槍械產品的互換性，提高大數互換裝配模式下的槍械裝配精度的合格率。

技術領域

本發明屬于裝配精度控制領域，特別是一種支持大數互換裝配的槍械裝配精度控制方法及系統。

背景技術

裝配精度控制指的是在產品設計階段和零件加工裝配過程中保證產品的裝配精度。在保證機械產品裝配精度的方法中，大數互換法通常用于裝配精度要求較高且組成環數目較多的情況。與完全互換法相比，在同樣的裝配精度要求下，按大數互換法設計的零件公差較大、經濟性更好。

現有的大部分裝配精度控制技術的研究主要集中在設計階段的公差建模和公差分析優化技術方面。在采用大數互換法進行裝配公差分析、分配或優化時，假設各零件的幾何參數或其數學變換量服從某一概率分布，且各組成環(或幾何分量)之間互相獨立。為了實現零部件的大數互換裝配，在裝配精度設計時可以采用的統計公差分析方法主要有：均方根法(RSS)、Croft法、擴展的泰勒級數近似法、Hasofer-Lind指數法、數值積分或求積近似法、田口法和蒙特卡羅模擬法、核密度估計法等。

在零件加工和裝配生產過程中，現有的裝配精度的質量控制方法主要分為兩類：(1)基于裝配精度測量數據的裝配精度監控預測方法；(2)基于零件加工質量檢測數據的裝配精度控制方法。第一類方法利用裝配過程中的實測的裝配精度數據，通過機器學習、數據挖掘、狀態空間模型等方法來建立裝配特征參數與裝配精度目標之間的關系模型。第二類基于零件加工質量檢測數據的方法可以應用于互換裝配方式，在生產實踐中通常是采用抽檢的方法，從完工零件中抽取一批零件，統計其幾何參數的均值和標準差，預測其工藝能力指數(又稱過程能力指數)，或者根據概率分布函數預測其總體的合格率。常用的工藝能力指數的衡量指標參數為Cp和Cpk，分別適用于不考慮均值偏差和考慮均值偏差的情況。當工藝能力指數較大時或預測的總體合格率較大時，則認為加工的零件的幾何參數滿足大數互換法的裝配精度要求，進而推斷裝配精度滿足設計要求。

槍械是一類典型的機械產品。槍械產品的裝配精度設計的一般特點是：尺寸公差的裝配精度要求高，但相關零件的組成環數目較多。槍械中的許多零部件的裝配結構都具有關于中心平面對稱的特點，目前槍械產品生產中普遍使用的裝配精度控制方法是二維尺寸鏈設計和裝配時的測量檢驗、人工修挫裝配方法。為了保證零件加工的經濟性，普遍采用的槍械裝配精度設計方法通常是將某一零件的尺寸設計為修配環，部分幾何公差帶轉化為尺寸鏈中的一個“環”，并降低其它配合零件的加工精度要求，槍械產品裝配時不可避免地需要大量的修配工作。

現有的裝配精度控制方法存在著以下技術問題：

(1)基于裝配精度測量數據的裝配精度監控預測方法成功應用的先決條件是具有大量的裝配測量歷史數據作為訓練樣本，當裝配精度(或質量)目標的影響因素較多時(即模型的輸入變量較多時)或樣本量較少時，存在著預測精度低的局限性。這種基于裝配精度測量數據的預測和監控方法通常需要裝配時的大量的測量工作，主要適用于小批量生產的修配裝配或調整裝配方式，難以應用于互換裝配方式。