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面向加工特征和加工因素的并行公差设计研究

作　者: 张晶
导　师: 黄美发
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 加工特征 加工因素 并行公差设计 公差建模 加工成本 质量损失
分类号: TB472
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


公差设计影响产品的功能和加工成本,是CAD/CAM信息集成中的关键技术。针对目前公差设计方法只面向单一加工特征和理想加工因素,与待加工零件和制造资源联系不紧密的问题,系统地论述了面向加工特征和加工因素的并行公差设计方法及其关键技术。主要研究内容和创新点如下:提出一种新的加工特征自动识别方法。根据可扩展标记语言(eXtensible Markup Language)描述的零件加工特征模型,提取草绘轮廓、尺寸信息及隶属关系等特征参数。按照给出的模糊化处理规则,把特征参数转化为矩阵向量并作为自组织特征映射(Self-Organizing Feature Map—SOFM)神经网络的训练样本。利用SOFM神经网络自组织自学习的特性和较强的聚类功能,对公差设计中常见的平面、内孔、外圆和定位四类典型加工特征进行自动识别,从而为公差并行设计中加工成本计算模型的选择提供依据。通过实例验证了所提方法。研究了人力、工艺、机械、测量、物料和环境等加工因素与加工成本的关系。通过分析并利用实际加工的统计数据,提出基于加工因素的成本综合影响系数,用于衡量各道工序涉及的加工因素对产品加工成本的影响,从而确保设计出的公差在现有加工因素下的可加工性。研究工序与产品质量损失的关系。根据零件的工序尺寸和工序经济精度范围,在无量纲“标准化”多变量损失函数的基础上,引入信噪比,提出基于信噪比的质量波动影响权重,用于衡量工序对产品总质量损失的影响,为公差设计中多工序质量损失的计算提供方法。提出面向加工特征和加工因素的并行公差设计方法和模型。从装配公差到零件工序公差设计的整个过程中,根据待加工零件的加工特征、涉及的加工因素以及各道工序的尺寸信息,研究了直接把装配公差分配给零件工序公差的方法。利用工程实例验证了该方法和所建公差模型。给出带有简捷人机交互界面的公差设计原型系统和工程实例应用研究。根据用户输入的零件特征类型、工艺路线、工序尺寸信息和产品功能要求,系统自动进行公差优化设计,最终输出最经济的工序公差分配。本文得到国家自然科学基金项目“面向设计与制造过程集成的公差设计模型和方法”(编号:50465001)的资助。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-17
  1.1 并行公差设计  8-11
    1.1.1 并行公差设计的一般过程  8-9
    1.1.2 并行公差设计的发展现状  9-11
      1.1.2.1 装配公差设计  9-10
      1.1.2.2 零件公差设计  10-11
      1.1.2.3 并行公差优化设计的进展及不足之处  11
  1.2 加工特征  11-13
    1.2.1 特征属性  12-13
  1.3 加工因素  13-14
  1.4 主要技术路线  14-16
    1.4.1 计算机信息处理  14-15
    1.4.2 实际加工的数据处理  15
    1.4.3 建立并行公差优化模型及原型系统  15-16
  1.5 课题来源和本文主要研究工作及创新  16-17
    1.5.1 课题来源  16
    1.5.2 本文的主要研究工作及创新  16-17
第二章 基于XML 的加工特征模型  17-25
  2.1 零件的加工特征  17
  2.2 零件加工特征的加工成本  17-19
  2.3 基于XML 的加工特征模型  19-24
    2.3.1 XML 描述加工特征模型的优越性  19-21
    2.3.2 基于XML 的加工特征模型的结构  21-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 基于SOFM 网络的零件加工特征自动识别  25-38
  3.1 自组织特征映射（SOFM）神经网络  25-28
    3.1.1 SOFM 网络的结构及其权值调整  25-27
    3.1.2 SOFM 网络的运行原理  27-28
  3.2 基于SOFM 网络的零件加工特征自动识别  28-37
  3.3 本章小结  37-38
第四章 面向加工特征和加工因素的并行公差设计  38-54
  4.1 基于加工因素的产品加工成本  38-42
    4.1.1 加工因素  38-39
    4.1.2 基于加工因素的成本综合影响系数  39-41
    4.1.3 基于加工因素的产品加工成本  41-42
  4.2 基于信噪比的产品质量损失  42-45
    4.2.1 产品的质量损失  42-44
    4.2.2 基于信噪比的产品质量损失  44-45
  4.3 面向加工特征和加工因素的并行公差设计  45-46
  4.4 工程实例  46-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章 原型系统与工程实例研究  54-63
  5.1 原型系统及其组织机构  54-59
  5.2 工程实例应用研究  59-62
  5.3 本章小结  62-63
第六章 总结与展望  63-65
  6.1 本文总结  63-64
  6.2 课题展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-71
附：在学期间撰写及发表的论文  71

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工业通用技术与设备 > 工业设计 > 产品设计
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