一种全焊接组件的公差优化方法技术

本发明专利技术公开了一种全焊接组件的公差优化方法，涉及多组件的焊接变形累计误差预测及公差优化，解决了全焊接组件公差设计优化需求问题。本发明专利技术包括采集全焊接组件原始设计信息，汇总各类公差信息；建立三维公差分析模型，虚拟装配进行仿真分析，预测全焊接组件总偏摆量的偏差；基于各偏差的贡献度因子、敏感度因子及焊接变形的控制难度因子建立起加权计算值，根据仿真分析结果继续进行迭代，直到获得满足优化目标的公差优化方案并输出。本发明专利技术能够有效地预测焊接变形累积误差、实现公差优化、提高公差二次设计的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种全焊接组件的公差优化方法
本专利技术涉及用于多组件的焊接变形累计误差预测及公差优化方法，具体涉及一种全焊接组件的公差优化方法。
技术介绍
在核工业、船舶工业、能源工业等领域中，很多大型关键部件都是由大量、多类型及复杂的组件构成，各组件间均由焊接连接，其中焊接变形影响的全局性预测及公差合理优化是影响产品质量的重要因素。尤其是以核工业中部分关键部件为代表，其由大量零部件通过多道工序焊接组装构成，制造工序复杂、焊接步骤多、精度控制要求高。以某大型复杂结构件为代表，由于各个环节均存在设计误差、焊接变形等偏差，且这些偏差随着焊装过程的进行不断累积和传递，最终导致成品整体的偏差，影响到产品的成品质量和后续工序的加工及装配，在实际制造过程中也缺乏误差累积预测的方法和手段。在质量控制中，为减少不合格率，通常需要严格控制每个工步的焊接精度，但过分控制焊接变形将大大增加制造成本。因此，在设计阶段针对焊接变形的累积误差进行预测，找出对成品质量影响较大的公差变量，并根据偏差源分析结果进行针对性的公差优化，实现公差的二次设计，从而降低工艺难度、合理分配公差、优化装焊工艺、节约制造成本。中国专利《一种关于装配公差的优化设计方法》公开了一种关于装配公差的优化设计方法，以最小加工成本为目标，建立装配公差优化的目标函数，从而满足产品的装配功能需求，但其应用范围和方法与本专利相差较大。中国专利《一种车体装配公差分配方法》公开了一种包含建立车体三维装配公差分析模型并进行仿真模拟、确定优化目标及方案并对焊接变形进行补偿，从而进行公差分配的方法，其应用对象、具体实施方法与本专利相差较大。中国专利《一种基于遗传算法的装配公差优化设计方法》涉及了装配公差优化设计方法，但其应用对象、实施方式与本专利相差较大。因此，国内外没有查询到与本专利涉及的稳压器电加热元件芯体去除装置相关文献的公开报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：全焊接组件公差设计优化需求，本专利技术提供了解决上述问题的一种全焊接组件的公差优化方法。本专利技术为用于全焊接组件的焊接变形累计误差预测及公差优化方法用于预测全焊接组件的焊接变形的误差累积，并针对装焊工艺过程进行公差优化，获得合理的公差分配方案，为全焊接组件的公差设计提供重要的方法。针对全焊接组件公差设计优化需求，提出了一种用于全焊接组件的焊接变形累计误差预测及公差优化方法，对全焊接组件的装焊过程进行虚拟装配、仿真计算及公差优化，实现全焊接组件的焊接变形的误差累积的预测，并针对装焊工艺过程进行公差优化，最终完成公差的二次设计并获得合理的公差分配方案，为全焊接组件在设计阶段进行优化分析提供了重要的指导。本专利技术通过下述技术方案实现：一种全焊接组件的公差优化方法，包括如下步骤：S1、采集全焊接组件的各个结构件的原始设计信息，汇总各类公差信息，其中各个结构件的原始设计信息即设计输入包括但不限于：各个结构件的零部件尺寸、设计公差，装配流程及工装夹具的统计误差；由经验获得的焊接工步中焊接变形的统计结果；统计到的各公差的误差来源、控制方式及控制难度。在S1与S2之间还包括步骤：确定公差优化目标，具体包括：进行公差优化期望达到的技术指标，技术指标包括但不限于通过公差优化分析达到成品质量要求的合格率，后一工序需满足的尺寸要求。S2、建立三维公差分析模型，创建公差分析所需的几何特征并进行虚拟装配，将焊接变形参数按照具体变形形状转换为对应零部件的尺寸偏差，并结合焊接变形偏差分布类型输入到公差分析模型，进行仿真分析，所述S2步骤对三维公差分析模型的完善模型公差信息包括添加设计公差，装配公差，基于对设计输入的统计结果将焊接变形参数转换为零部件的尺寸偏差并添加至模型，还包括对三维公差分析模型建立空间装配尺寸链，确定封闭环并创建测量目标，并描述尺寸链中封闭环与其他公差的约束关系。其中，描述尺寸链中约束关系采用极值法或概率法。S2中进行仿真分析的具体操作为对所述三维公差分析模型进行蒙特卡洛仿真计算分析。S3、依据S2得到的仿真分析结果，预测全焊接组件总偏摆量的偏差；其中，包括步骤S3还包括预测误差累积结果，具体包括：根据计算结果分析现有装配方案下测量目标的误差累积值；与优化目标进行对比，分析测量目标的超差率；并对偏差源进行分析，具体包括：计算各公差的敏感度及贡献度分析结果，得到各公差对测量目标的放大系数及影响因子，找到对测量目标影响较大的公差，所述放大系数即敏感度，所述影响因子即贡献度。S4、基于各偏差的贡献度因子、敏感度因子及焊接变形的控制难度因子建立起加权计算值，所述加权计算值指导尺寸优化，由各个公差加权后求出加权平均系数，再设定各个公差的调整比例，得到第一次的优化方案，对第一次的优化方案仿真，根据仿真分析结果继续进行迭代，直到获得满足优化目标的公差优化方案并输出。在S4中依据S3的影响因子确定公差优化方案，具体包括：分析各公差对测量目标的贡献度，根据公差的敏感度因子、贡献度因子、控制难度因子进行加权计算并分析，确定初步公差优化方案，其中，加权计算采用两个加权值进行分析，包括加权值A由敏感度结果和贡献度结果相乘获得，加权值B由实际焊接变形的控制难度进行调整。判断加权分析结果数值与公差优化目标数值的欧式距离，当加权分析结果不满足公差优化目标，对公差优化方案调整、修正，并进行迭代，直至满足公差优化目标。本专利技术具有如下的优点和有益效果：本专利技术能够有效地预测焊接变形累积误差、实现公差优化、提高公差二次设计的效率。该方法可应用于各类全焊接组件的焊接变形累积误差预测及公差优化。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术的流程图。图2为本专利技术的实施例2的结构图。附图中标记及对应的零部件名称：1、接头组件；2、左箱盖；3、左管板；4、管束；5、右管板；6、右箱盖。具体实施方式在下文中，可在本专利技术的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所专利技术的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本专利技术的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。在本专利技术的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。在本专利技术的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全焊接组件的公差优化方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、采集全焊接组件的各个结构件的原始设计信息，汇总各类公差信息；/nS2、建立三维公差分析模型，创建公差分析所需的几何特征并进行虚拟装配，将焊接变形参数按照具体变形形状转换为对应零部件的尺寸偏差，并结合焊接变形偏差分布类型输入到公差分析模型，进行仿真分析；/nS3、依据S2得到的仿真分析结果，预测全焊接组件总偏摆量的偏差；/nS4、基于各偏差的贡献度因子、敏感度因子及焊接变形的控制难度因子建立起加权计算值，所述加权计算值指导尺寸优化，由各个公差加权后求出加权平均系数，再设定各个公差的调整比例，得到第一次的优化方案，对第一次的优化方案仿真，根据仿真分析结果继续进行迭代，直到获得满足优化目标的公差优化方案并输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种全焊接组件的公差优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、采集全焊接组件的各个结构件的原始设计信息，汇总各类公差信息；
S2、建立三维公差分析模型，创建公差分析所需的几何特征并进行虚拟装配，将焊接变形参数按照具体变形形状转换为对应零部件的尺寸偏差，并结合焊接变形偏差分布类型输入到公差分析模型，进行仿真分析；
S3、依据S2得到的仿真分析结果，预测全焊接组件总偏摆量的偏差；
S4、基于各偏差的贡献度因子、敏感度因子及焊接变形的控制难度因子建立起加权计算值，所述加权计算值指导尺寸优化，由各个公差加权后求出加权平均系数，再设定各个公差的调整比例，得到第一次的优化方案，对第一次的优化方案仿真，根据仿真分析结果继续进行迭代，直到获得满足优化目标的公差优化方案并输出。


2.根据权利要求1所述的一种全焊接组件的公差优化方法，其特征在于，其中各个结构件的原始设计信息即设计输入包括但不限于：各个结构件的零部件尺寸、设计公差，装配流程及工装夹具的统计误差；由经验获得的焊接工步中焊接变形的统计结果；统计到的各公差的误差来源、控制方式及控制难度。


3.根据权利要求2所述的一种全焊接组件的公差优化方法，其特征在于，在S1与S2之间还包括步骤：确定公差优化目标，具体包括：进行公差优化期望达到的技术指标，技术指标包括但不限于通过公差优化分析达到成品质量要求的合格率，后一工序需满足的尺寸要求。


4.根据权利要求3所述的一种全焊接组件的公差优化方法，其特征在于，所述S2步骤对三维公差分析模型的完善模型公差信息包括添加设计公差，装配公差，基于对设计输入的统计结果将焊接变形参数转换为零部件的尺寸偏差并添加至模型。


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【专利技术属性】
技术研发人员：徐少峰，何静，杨彪，刘桂良，张义林，张家豪，姚力夫，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川;51