基于Pro/E的装配公差设计研究

论文摘要

公差作为评价产品质量好坏的一个重要指标,直接影响着产品的可制造性和可装配性,也对产品的功能、成本有重要影响。公差设计是机械产品设计中的一个重要环节,也是实现CAD/CAM集成的一项关键技术。本文旨在Pro/E软件中实现计算机辅助公差设计,主要做了如下研究：通过对CAD环境下的装配信息模型的分析,明确了装配模型的结构和数据信息；建立了面向尺寸链的装配数据库,利用Pro/TOOLKIT二次开发技术,从装配模型中提取相关信息并存储到数据库中,从而实现了从三维CAD模型到二维数据库的数据转换；在装配数据库的基础上,提出了自动生成装配尺寸链的策略、方法和基本过程。在实验统计数据的基础上,利用最小二乘曲线拟合方法,分析了三种常用加工成本-公差模型的精度,并给出了基于加工特征的模型控制参数；阐述了质量损失成本的概念,并从保质设计的角度提出了本文公差优化设计的数学模型,即基于质量损失和加工成本的公差设计模型。采用粒子群算法对公差优化问题进行求解,并采用维持种群规模大小的方法来处理优化模型中的约束条件；以汽轮机转子系统公差设计为例,验证了用粒子群算法求解公差优化问题的可行性,同时也阐明了以总成本最小法进行公差优化设计对保证产品质量的积极意义。在VC++.net 2003开发平台上,利用Pro/E二次开发工具Pro/TOOLKIT,开发了集成于Pro/E的公差设计系统,该系统包括自动生成装配尺寸链、公差优化设计和装配公差分析三部分；论述了公差设计系统的总体结构,并以汽轮机转子系统为例,阐述了系统各个模块的基本功能和使用方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 计算机辅助公差设计的研究现状
• 1.2.1 公差信息建模
• 1.2.2 尺寸链自动生成技术
• 1.2.3 公差综合
• 1.2.4 公差设计软件研究
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第2章 基于Pro/E模型的装配尺寸链自动生成
• 2.1 Pro/TOOLKIT二次开发工具
• 2.2 尺寸链的基本概念
• 2.3 装配信息模型解析
• 2.3.1 特征的概念
• 2.3.2 基于特征的装配信息模型
• 2.3.3 装配元件的标识
• 2.3.4 装配元件的位置
• 2.4 面向尺寸链的装配数据库设计
• 2.4.1 装配约束数据库
• 2.4.2 装配约束链数据库
• 2.4.3 尺寸位置数据库
• 2.4.4 元件标识数据库
• 2.4.5 尺寸链数据库
• 2.5 基于装配数据库的尺寸链自动生成
• 2.5.1 装配尺寸链生成的基本策略
• 2.5.2 装配元件标识的存储和读取
• 2.5.3 装配约束信息的提取
• 2.5.4 冗余约束信息的剔除
• 2.5.5 装配约束链的生成
• 2.5.6 尺寸位置信息的提取
• 2.5.7 组成环尺寸的查找
• 2.5.8 公差设计函数的生成
• 2.6 本章小结
• 第3章 成本-公差模型研究
• 3.1 加工成本-公差模型分析
• 3.1.1 常用加工成本-公差模型
• 3.1.2 最小二乘法曲线拟合
• 3.1.3 拟合优度评价指标
• 3.1.4 模型的曲线拟合及分析
• 3.2 成本-公差模型控制参数选取
• 3.2.1 基于加工特征的成本模型控制参数
• 3.2.2 控制参数的选取
• 3.3 质量损失成本模型
• 3.3.1 质量损失成本函数
• 3.3.2 质量损失系数的确定
• 3.4 基于质量损失与加工成本的公差设计模型
• 3.4.1 保质设计
• 3.4.2 基于质量损失与加工成本的公差设计模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于PSO的公差优化设计
• 4.1 粒子群算法描述
• 4.2 基于粒子群算法的公差优化设计
• 4.2.1 约束条件处理机制
• 4.2.2 实例分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 公差设计系统开发
• 5.1 系统总体结构
• 5.2 系统实例应用
• 5.2.1 注册运行系统
• 5.2.2 自动生成装配尺寸链模块
• 5.2.3 公差优化设计模块
• 5.2.4 装配公差分析模块
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢