基于正交试验原理的尺寸链公差分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于正交试验原理的尺寸链公差分配方法，以达到提高分配精度的目的；该方法的步骤为：根据装配体或零件设计图获取尺寸链组成环的基本信息、封闭环的基本值以及封闭环的表达式；根据组成环个数，选取相应正交表；根据封闭环表达式，求解每个组成环的灵敏度；根据组成环的灵敏度，构造对应于封闭环最大极限值情况下的组成环偏差集合LU以及对应于封闭环最小极限值情况下的组成环偏差集合LD；分别优化分配组成环偏差集合LU和LD；输出结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及尺寸链公差设计方法，属于机械精度设计领域，具体涉及一种。
技术介绍
目前，尺寸链公差分配方法可以分为等公差法、等精度法、协调法、等比例影响法、等工序能力法以及公差优化分配法等。等公差法，就是假设各零件按同一公差等级加工，由封闭环公差求出平均公差，再按各零件加工难易程度凭经验进行调整。等精度法，就是假设各零件按同一精度等级加工，先求出平均精度，再确定各组成环公差，并做适当调整和校核验算。协调法，是在各组成环中选一协调环(选加工难且不宜改变其公差的组成环)，预先确定其公差，使协调环与其它组成环相互协调，再确定其它组成环公差。等比例影响法，就是根据零件、部件加工难易程度，考虑公差与成本之间的关系，确定各组成环公差之间的比例系数，根据已知封闭环公差，给定不同的比例系数值，确定不同组成环公差值。等工序能力法，就是在加工过程中保证零件尺寸在公差范围内的能力，假设每一个零件工序能力相同，从而求出组成环的公差。以上几种公差分配方法，其主要缺点是没有考虑到零件加工成本和装配成功率等特性，并且这些方法一般适用于线性(一维)尺寸链，而对于非线性尺寸链上述方法并不方便使用。公差优化分配法，是利用计算机高速计算能力，以零件加工成本或装配成功率为优化目标，建立公差优化模型，采用优化算法对组成环公差进行优化分配。综上,等公差法、等精度法、协调法、等比例影响法、等工序能力法等方法需依据人的经验进行分配，分配结果不理想。而公差优化方法主要是以加工成本为优化目标，针对线性尺寸链进行公差分配，以装配成功率为目标对非线性尺寸链的研究比较少。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种，以达到提高分配精度的目的。本专利技术所提供的方法的具体设计步骤如下S00、根据装配体或零件设计图获取尺寸链组成环的基本信息、封闭环的基本值以及封闭环表达式。所获得的组成环Ii的基本信息包括组成环个数n和组成环的基本值Xi，i =I,.. .，n ;封闭环是装配体或零件的功能和需求的集中反映，其存在具有客观性。封闭环的基本值包括最大极限值yu、最小极限值yd。封闭环是的表达式反映封闭环与组成环之间的关系，根据装配体或零件设计图，得到封闭环I的表达式y = f (I1, I2, L, In)(I)S01、根据尺寸链的组成环个数n，选取正交表。以每个组成环对应正交试验的正交表中的一个因素的原则，进行正交表的选取，那么正交表因素个数亦为n。为了缩短计算时间，每个因素取3个水平，即因素水平为k，k=1，2，3。根据所选取的正交表，记为Lm(3n)，m为n因素3水平正交表所需试验次数，其中，n < 20。S02、计算每个组成环的上、下偏差值。由式⑵ ⑷可得到，当因素水平k分别为1，2，3时，第i个组成环的上偏差值tuik。tun = 0(2)tui2 = 0. IXxiX 3 (3)tui3 = 0. I X Xi(4)其中，P为权值系数，权值范围为0. 5 0. 6。由式(5) (7)分别计算可得到，当因素水平k分别为1，2，3时，第i个组成环的下偏差值tdik。tdn = 0(5)tdi2 = -0. IXxiX 3 (6)tdi3 = -0. IX Xi(7)S03、根据封闭环表达式求解每个组成环的灵敏度Dp灵敏度Cli反映了组成环与封闭环之间的变化关系。灵敏度Di可由封闭环y对组成环Ii求偏导得到，即办/ 。计算过程为根据封闭环y和组成环Ii,求导得到灵敏度Di的计算表达式，对应于每个表达式，代入相应组成环的基本值Xi,计算得到灵敏度Dp若Di =0，则对根据组成环Ii,对灵敏度Di的计算表达式求导，并代入相应组成环的基本值Xi，如此循环，直到计算得到的灵敏度Di不为0为止。S04、根据组成环的灵敏度Di,构造组成环的偏差集合LU和LD。根据极值法原理，当灵敏度Di大于0时，取第i个组成环的上偏差值tun、tui2和tui3,并作为集合LU中的第i个元素,包括lun、Iui2和Iui3,其中，Iuil = tun, Iui2 = tui2,Iui3 = tui3。同时,取第i个组成环的下偏差值tdn、tdi2和tdi3,并作为集合LD中的第i个元素，包括 ldn、Idi2 和 Idi3,其中，Idil = tdn, Idi2 = tdi2, Idi3 = tdi3。当灵敏度Di小于0时，取第i个组成环的下偏差值tdn、tdi2和tdi3，并作为集合LU 中的第 i 个元素，包括 lun、Iui2 和 Iui3,其中，Iuil = tdn, Iui2 = tdi2, Iui3 = tdi3。同时，取第i个组成环的上偏差值tun、tui2和tui3，并作为集合LD中的第i个元素，包括ldn、Idi2 和 Idi3,其中，Idil = tun, Idi2 = tui2, Idi3 = tui3。S05、根据组成环偏差集合LU、LD并结合正交试验Lm (3n)的正交表，分别进行循环迭代计算，优化分配组成环偏差集合LU、LD。I)优化分配组成环偏差集合LUal、计算由正交表所确定的进行试验时，封闭环的最大极限值。首先，先计算第h，0 < h < m次试验组成环的极限值，当第h次试验第i因素在正交表中所对应因素水平为k，k = 1，2，3，记k所对应的公差偏差为luik，组成环的极限值计算公式为xuhi = Xi+luik(8)其中，xuhi为第h次试验第i个组成环的极限值。根据极值法原理，并结合式⑴，得到第h次试验中尺寸链封闭环y的最大极限值，即yuh = f (xuhl, XUh2, A , xuta) (9)其中，yuh表示第h次试验封闭环y的最大极限值。重复步骤al，最终得到正交表中m次试验的封闭环的最大极限值，共m个。bl、确定每个因素的最优水平。在步骤al所得到的yUl，. . .，yum中，选取第i因素I水平所对应的最大极限值并求和，记为Ail，第i因素2水平所对应的最大极限值并求和，记为Ai2，第i因素3水平所对应的最大极限值并求和，记为Ai3，则有权利要求1.一种，其特征在于，该方法的具体步骤如下 1)、根据装配体或零件设计图获取尺寸链组成环Ii的基本信息、封闭环I的基本值以及封闭环I的表达式；组成环Ii的基本信息包括组成环个数η和组成环的基本值Xi，i =1，. . .，η ;封闭环y的基本值包括最大极限值yu和最小极限值yd ； 根据装配体或零件设计图，得到封闭环I的表达式 y = f G1, 12，L, In)(I) 2)、根据组成环个数n，选取相应正交表Lm(3n)，正交表因素个数亦为η，η < 20，m为η因素3水平正交表所需试验次数； 3)、由式(2) (7)计算组成环的上偏差值tuik以及下偏差值tdik； tun = O (2) tui2 = O. I X Xi X β(3) tui3 = O. I X Xi(4) tdn = 0(5) tdi2 = -0. IXxiX β(6) tdi3 = -0. I X Xi(7) 其中，k为因素水平，k = 1,2,3 ； β为权值系数； 4)、根据封闭环表达式，求解每个组成环的灵敏度Di;灵敏度Di的计算过程为根据封闭环y和组成环Ii，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阎艳，余美琼，王国新，林燕清，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：