计算机辅助尺寸公差设计技术的研究

论文摘要

计算机辅助公差设计(Computer Aided Tolerance,CAT)自1978年由英国剑桥大学的Hillyard首次提出并发展至今,在经历了奠定基础、理论形成两个阶段之后,目前已进入全面发展阶段,取得了较多的研究成果。本文在参考大量国内外文献的基础上,进行了尺寸链自动生成、尺寸链表示方法、公差分析以及CAT与CAD融合技术的研究。尺寸链的自动生成是进行CAT的基础,它所描述的公差设计函数是进行公差分析和公差综合的依据。综合当前尺寸链生成技术的现状,本文根据尺寸信息在现有三维造型软件中的表示结构,研究了零件尺寸链的自动生成方法,并着重讨论了如何在现有造型系统的基础上实现CAT以及其可行性,最后在PRO/E设计软件平台上通过插件的形式实现该原型系统。对于尺寸链及公差信息的表示与存储,传统的设计方法主要是采用数据库技术实现尺寸公差的检索、修改等操作。而本文提出的基于XML(Extensible Markup Language,可扩展标记语言)技术的公差表示方法除了具备数据库的这些特点外,还有其无法比拟的优点,如数据的自描述性、标准开放、高度结构化、便于网络传输等。这使得XML在数据的存储、表示以及交换上有着独特的优越性。在此基础上,讨论了XML表示尺寸链的格式,以及如何利用表格和图形直观地显示尺寸链。公差分析研究了尺寸链中各组成环和封闭环的尺寸数学模型,并分析了组成环对封闭环的影响,即已知各组成环的尺寸、公差及分布参数,确定封闭环公差值及其分布情况。并使用线性化方法和统计试验法进行了公差分析试验,对比实验结果,最后采用修正系数对统计试验法得出的结果进行修正,使其公差值介于线性法和统计法之间,更符合实际生产应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 计算机改变了传统制造业
• 1.1.2 并行工程改变着传统设计制造模式
• 1.1.3 现有 CAD/CAM/CAPP现状
• 1.2 发展历史及研究现状
• 1.2.1 发展历史
• 1.2.2 研究现状
• 1.3 计算机辅助公差设计的相关概念
• 1.4 课题研究主要内容及组织结构
• 第二章 尺寸链的自动生成
• 2.1 尺寸链模型的建立
• 2.1.1 尺寸链表示模型
• 2.1.2 尺寸链数据结构
• 2.2 尺寸链的自动生成
• 2.2.1 搜索原理
• 2.2.2 组成环增减性确定
• 2.2.3 程序流程图
• 2.3 实例分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 尺寸公差信息的表示
• 3.1 XML概述
• 3.1.1 XML简介
• 3.1.2 XML的优势
• 3.1.3 XML在机械工程中的应用
• 3.2 公差信息的XML表示
• 3.2.1 设计XML公差信息
• 3.2.2 规范化 XML公差信息
• 3.3 公差信息的存储
• 3.3.1 XML语法分析器
• 3.3.2 XML文件生成
• 3.4 XML公差信息的显示
• 3.4.1 用 XSLT转换 XML文档
• 3.4.2 在浏览器中显示公差信息
• 3.5 尺寸链信息的图形化表示
• 3.5.1 SVG简介
• 3.5.2 SVG文件生成方法
• 3.5.3 XML转换到SVG
• 3.5.4 基于SVG的尺寸链显示
• 3.6 本章小结
• 第四章 公差分析
• 4.1 尺寸模型
• 4.1.1 尺寸链的形成
• 4.1.2 组成环
• 4.1.3 封闭环
• 4.2 公差分析
• 4.2.1 线性化方法
• 4.2.2 统计试验法
• 4.2.3 实例分析
• 4.2.4 统计法修正模型
• 4.3 本章小结
• 第五章 系统设计
• 5.1 系统开发环境
• 5.1.1 开发工具简介
• 5.1.2 Pro/TOOLKIT运作方式
• 5.1.3 Pro/TOOLKIT程序设计过程
• 5.2 系统模块设计
• 5.2.1 系统功能模块结构图
• 5.2.2 尺寸链生成模块
• 5.2.3 公差分析模块
• 5.3 系统运行实例
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要工作及结论
• 6.2 课题展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢