面向装配规划的复杂产品公差建模与设计方法研究

本课题针对复杂产品在装配规划过程中较少考虑公差对装配过程影响的问题，提出面向装配规划的复杂产品公差建模与设计方法。基于新一代GPS（产品几何技术规范）标准体系，研究装配规划过程中公差信息的传递机理，建立装配层公差矢量模型，采用矩阵分析法研究全局参考框架下装配公差的灵敏度系数，实现带公差信息的装配过程模拟与仿真技术；建立复杂产品的精度预测模型及可控参数调整机制，研究装配规划过程中特征的方差贡献率分析方法、优化计算方法及满足产品功能需求和可装配性要求的装配公差优化分配方法；针对复杂产品装配中存在过约束和多间隙装配的问题，采用基于装配间隙空间的方法实现产品公差分析，在此基础上开发原型系统并进行工程实例验证。本项目所取得的研究成果有助于解决装配规划过程中的公差问题，促进装配规划研究的进一步发展，具有重要的理论研究价值和实际意义。

基于新一代产品几何技术规范标准体系，根据零件特征几何要素关系和装配公差对应关系，建立了装配公差关系图，在此基础上识别装配公差的基准参考系，进行装配序列的规划；应用齐次坐标变换矩阵建立了特征层三维公差域模型，利用统计法实现了装配公差分析，达到了对装配结果的预测以及对装配质量的评估的目的；在研究装配规划的过程中，建立了公差累积模型和装配公差模型，定义了定位面、次定位面以及第三定位面，利用连续约束算法对装配约束连续求解，对于每一组约束建立约束优化解法；针对复杂产品装配中存在过约束和多间隙装配的问题，研究了装配过程中的偏差传递理论，运用状态空间模型预测机电产品的装配精度，实现了对复杂机电产品公差分析和装配质量控制。以六轴精密机床为例，对其装配规划和装配质量进行了分析。