一种空间尺寸链公差分析方法

摘要

本发明提供了一种支持大重量大尺寸装配的空间尺寸链公差分析方法，其考虑了大重量大尺寸装配体的自重和弹性，利用矩阵、三维建模和有限元分析，构建三维空间尺寸链，全面考虑尺寸的空间改变以及装配精度的动态补偿；利用空间六个自由度原理建立矩阵，对空间尺寸链进行优化分类和平衡计算，使大重量大尺寸的工程装备尺寸公差设计更趋于合理，减小加工与安装难度，节省人工成本。

主权项

一种空间尺寸链公差分析方法，具体包括以下步骤：(1)根据装配体或零件图确定基础件和配对件；(2)建立基础件空间坐标系；(3)根据装配体或零件图建立基础件和配对件每个尺寸的基于六自由度的零件原始尺寸矩阵集{l_i}和公差矩阵集{R_i}；(4)若目的装配精度未知，则转入步骤(5)；若目的装配精度已知，则转入步骤(12)；(5)将零件的公差矩阵集{R_i}分类叠加到原始尺寸矩阵{l_i}上，建立零件变形尺寸矩阵集(6)根据步骤(4)中得到的零件变形尺寸矩阵集对装配体的所有零件进行三维建模和预装配；(7)利用有限元分析技术分析步骤(6)中得到的装配体的重力影响量或弹性变形的物理量，并确定其影响概率矩阵P_i和变量矩阵C_i；(8)确定零件的每个尺寸的变形后公差矩阵集(9)根据装配体中零件之间的相互关系、装配体的零件结构，将零件变形后公差矩阵向基础件空间坐标系的坐标平面投影，得到投影后的公差矩阵(10)根据步骤(9)中得到的投影后的公差矩阵确定装配体各组成环公差矩阵；(11)根据装配体或零件图确定装配体封闭环，并求解装配体封闭环，得到装配体封闭环矩阵CL，封闭环矩阵CL为装配体最终的装配精度；(12)若装配精度已知，根据装配体或零件图确定装配封闭环，并根据步骤(3)中得到的零件原始尺寸矩阵集{l_i}建立封闭环尺寸矩阵；(13)建立封闭环公差矩阵；(14)将封闭环公差矩阵叠加到封闭环尺寸矩阵上，得到封闭环矩阵CL’；(15)建立基础件的尺寸矩阵集其中，第j个基础件的尺寸矩阵其中，l_j为步骤(3)中得到的第j个基础件的原始尺寸矩阵；(16)根据步骤(15)中得到的基础件的尺寸矩阵集和步骤(3)中得到的配对件的原始尺寸矩阵集{l_i}反向建立装配体三维模型；(17)利用有限元分析技术分析得到装配体的重量影响量或弹性变形的物理量，并确定其变量矩阵(18)根据装配体零件的制造难易程度，对步骤(17)中得到的变量矩阵进行平衡计算或公差优化，若装配体零件的制造难易程度相近，采用平衡计算法确定装配体各组成环的公差矩阵，若装配体零件的制造难易程度相差较远，则采用公差优化法确定装配体各组成环的公差矩阵。