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尺寸公差与形位公差的计算机辅助混合设计研究

作　者: 匡兵
导　师: 黄美发
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 尺寸公差形位公差混合公差模型专家系统公差分配
分类号: TB472
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 340次
引　用: 2次
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内容摘要

公差设计是产品设计和制造中的一个重要研究内容,因为公差直接影响产品的质量与成本。公差分为尺寸公差与形位公差两类,在公差设计过程中,需要同时考虑尺寸公差与形位公差,以保证产品的功能要求。由于形位公差较为复杂,使得当前计算机辅助公差设计的研究侧重于尺寸公差,而很少关注形位公差。本文在综合国内外相关研究的基础上,进行了尺寸公差与形位公差混合设计的研究。通过对实际混合公差设计问题的具体分析,建立了基于图论的混合公差模型,运用专家系统初步实现了装配尺寸链的生成,建立了混合公差分配模型,运用免疫遗传算法进行了公差优化分配,完成了混合公差设计原型系统的开发。主要研究工作包括以下几个方面:(1)建立了基于图论的混合公差模型。提出了一种基于图论的装配公差混合模型,并给出了模型的数据结构和基于广度优先搜索的模型搜索方法。该装配公差混合模型由特征约束关系图和装配约束关系图组成。特征约束关系图表示零件中特征之间的约束关系;装配约束关系图表达装配体中零件之间的约束关系。通过搜索模型可以得到装配尺寸链中所有可能的组成环。(2)运用专家系统初步实现装配尺寸链的生成。针对装配尺寸链的特点,知识库表达体系采用“规则+事实”的结构,推理机采用了正向推理策略。根据装配体的功能要求和配合零件类型在知识库中进行知识匹配,以获取包含尺寸公差和形位公差的装配尺寸链。(3)建立了混合公差分配的模型。根据制造企业的加工成本数据确定尺寸公差和形位公差的成本——公差模型,建立了公差分配模型,并运用免疫遗传算法进行了公差优化分配。(4)初步实现了混合公差设计原型系统。在装配尺寸链生成和公差分配方法的基础上,初步实现了混合公差设计原型系统。本文得到国家自然科学基金项目(50465001)“面向设计与制造过程集成的公差设计理论和方法研究”和广西研究生创新计划项目“尺寸与形位公差混合建模与设计方法研究”(2006105950802M06)的资助。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景和意义  9
  1.2 计算机辅助公差设计的研究现状  9-13
    1.2.1 公差信息建模  9-11
    1.2.2 装配尺寸链的生成  11-13
    1.2.3 公差分配  13
  1.3 本课题研究的主要内容  13-15
第二章基于图论的公差混合模型  15-28
  2.1 图论的基本知识  15-17
    2.1.1 图论的基本概念  15-16
    2.1.2 图的搜索  16-17
  2.2 基于图论的公差模型  17-20
    2.2.1 装配体结构图  17
    2.2.2 装配约束关系图  17-18
    2.2.3 特征约束关系图  18-19
    2.2.4 公差模型的数据结构  19-20
  2.3 公差建模实例  20-25
    2.3.1 建立装配约束关系图  21
    2.3.2 建立特征约束关系图  21-25
  2.4 基于图论公差模型的搜索  25-27
    2.4.1 搜索方法  25-26
    2.4.2 搜索实例  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章装配尺寸链生成专家系统  28-38
  3.1 装配尺寸链  28-30
  3.2 专家系统简介  30-35
    3.2.1 专家系统基本概念  30-31
    3.2.2 知识库表示  31-32
    3.2.3 推理机  32-35
  3.3 装配尺寸链生成专家系统  35-37
    3.3.1 装配尺寸链生成专家系统知识库表示  35
    3.3.2 装配尺寸链生成专家系统推理过程  35-37
  3.4 装配尺寸链生成实例  37
  3.5 本章小结  37-38
第四章基于免疫遗传算法的公差优化分配  38-52
  4.1 公差分配方法  38-41
  4.2 免疫遗传算法  41-47
    4.2.1 遗传算法  41
    4.2.2 免疫遗传算法  41-42
    4.2.3 免疫遗传算法的概念  42-43
    4.2.4 免疫遗传算法的流程  43
    4.2.5 染色体编码  43-44
    4.2.6 疫苗的提取  44-45
    4.2.7 适应度函数  45
    4.2.8 选择操作  45
    4.2.9 交叉操作  45-46
    4.2.10 变异操作  46-47
    4.2.11 免疫操作  47
  4.3 公差优化分配实例  47-51
    4.3.1 公差分配模型建立  47-49
    4.3.2 算法参数选择  49-50
    4.3.3 公差分配结果  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章混合公差设计原型系统  52-57
  5.1 混合公差设计原型系统的结构  52-53
  5.2 模型搜索模块  53-54
  5.3 装配尺寸链生成模块  54-55
  5.4 公差分配模块  55-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章总结与展望  57-59
  6.1 研究工作总结  57
  6.2 未来展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
在学期间撰写和发表的论文  64

尺寸公差与形位公差的计算机辅助混合设计研究

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