一种基于成本目标优化的装配公差优化设计方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于成本目标优化的装配公差优化设计方法，确定以装配体的最小加工成本为优化目标，建立装配公差优化的目标函数；该函数经过下述过程计算得出，设定机械装配体的零件表示函数；确定机械装配体的总加工成本表示函数；确定装配体中每个零件的加工成本函数；确定装配特征的加工成本函数；得出装配体的总加工成本-公差函数；得出装配公差优化的目标函数。本发明以最小加工成本为目标，分别以加工能力、加工成本或加工经济精度为约束条件所获得的优化公差，能够满足产品的装配功能需求，符合机械加工的约束条件，可以获得良好的经济效益。
【专利说明】一种基于成本目标优化的装配公差优化设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械装配公差的优化设计方法，尤其涉及一种基于成本目标优化的装配公差优化设计方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中零部件的装配尺寸公差和形位公差，一般根据产品的使用性能需求、功能装配需求、质量保障、加工材料、生产条件、制造成本以及相应的国家、行业或者企业标准。
[0003]在设计阶段，如何正确、合理的选用装配公差值是必须综合考虑的一个设计问题，它对保障产品的装配及使用性能，提高产品质量，降低制造成本等都具有重要的意义。在影响零件加工成本的因素中，公差起着非常重要的作用。零件的设计公差越小，越能保障其装配功能需求，但是加工成本也随之增大。当精度提高到一定程度时，加工成本会急剧增大。如何在满足装配功能需求的情况下，设计出合理的装配特征公差值，以获得最低的加工成本，是设计产品时必须关注的一个问题。影响加工成本与公差关系的因素很多，难以用一个统一的数学模型来精 确地描述所有特征的加工成本与公差的关系。例如，特征类型、加工设备、装卡方法、加工工艺、操作者、生产批量等因素，只要其中的一个或者若干个发生变化，加工成本与公差的关系就会不同。
[0004]许多成本-公差模型侧重于尺寸公差的研究，但是，制造成本还同时受到形状公差和位置公差的影响，只有将三者综合考虑建立的模型，才更接近于实际情况。本发明以最小加工成本为优化目标，综合考虑尺寸公差和形位公差，建立一个新的成本-公差模型。
[0005]鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供关于一种基于成本目标优化的装配公差优化设计方法，用以克服上述技术缺陷。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种基于成本目标优化的装配公差优化设计方法，该过程为:
[0008]步骤a，确定以装配体的最小加工成本为优化目标，建立装配公差优化的目标函
数；该函数如下式所述为:
[0009]
【权利要求】
1.一种基于成本目标优化的装配公差优化设计方法，其特征在于，该过程为: 步骤a，确定以装配体的最小加工成本为优化目标，建立装配公差优化的目标函数；该函数如下式所述为:
2.根据权利要求1所述的基于成本目标优化的装配公差优化设计方法，其特征在于，上述步骤b中为基于装配功能需求的尺寸公差的约束条件，
Tcl ^ T^T2+...+Tp+...+Tn (7) Ta表示封闭环的尺寸公差，η表示尺寸链中组成环的个数，Tp表示第P个组成环的尺寸公差；公式(7)表示尺寸链中各增环与减环的公差之和应不大于封闭环的尺寸公差。
3.根据权利要求1或2所述的基于成本目标优化的装配公差优化设计方法，其特征在于，上述步骤b中为基于相对加工成本的尺寸公差约束条件， 依据经济性需求建立特征的尺寸公差约束条件，如公式(8)所示，
4.根据权利要求1或2所述的基于成本目标优化的装配公差优化设计方法，其特征在于，上述步骤b中为基于加工能力的尺寸公差约束条件， 基于加工能力的尺寸公差约束条件可以表示为:
5.根据权利要求1或2所述的基于成本目标优化的装配公差优化设计方法，其特征在于，上述步骤b中为基于切削加工经济精度的尺寸公差约束条件， 选择加工方法的经济加工精度作为公差优化设计的约束条件，如公式(10)所示，
6.根据权利要求1或2所述的基于成本目标优化的装配公差优化设计方法，其特征在于， 基于加工能力的形位公差约束条件如下所示，
【文档编号】G06F17/50GK103810324SQ201310756984
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】张毅, 郭银赛 申请人:西京学院