一种尺寸链的智能计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种尺寸链的智能计算方法，属于机械精度设计领域。该方法具体为：以待加工零件的工序尺寸加工时的基准面作为起点，以被加工面作为终点，建立尺寸向量，分为封闭尺寸向量c和组成尺寸向量；尺寸向量以正负符号表示方向；以封闭尺寸向量的起点和终点为初始的两比较点，按照工序距离封闭尺寸向量由近至远的顺序分别与各尺寸向量的终点进行比较，相同时则更新比较点，直至两比较点相同，获取相同时两比较点所在尺寸向量a和b，建立尺寸向量方程，将c置于方程一边，将a和b置于方程另一边并相加；求解未知尺寸向量。使用该方法能够突破传统尺寸式法尺寸容量的限制，适用于三维尺寸的尺寸链的计算机存储和计算。
【专利说明】一种尺寸链的智能计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及尺寸链的计算方法，属于机械精度设计领域，具体涉及一种适于计算 机应用的尺寸链智能计算方法。
【背景技术】
[0002] 机械加工过程中，零件各个尺寸都会有误差，而这些误差与尺寸间的关系就会形 成工艺尺寸链。加工过程中，工序多，尺寸也多，因此容易出现设计基准与工艺基准不重合 的现象，这时，需要进行尺寸的换算、合理确定工序尺寸及其公差。目前工艺尺寸链的计算 通常有尺寸跟踪法、图论法和尺寸式法。尺寸跟踪法属于图解法，通过尺寸链图表实现工 艺尺寸链组成环的搜索、分析、求解，其过程繁琐、费时，人工计算容易出错，而且很难利用 计算机实现自动运算。图论法利用图论的相关知识进行尺寸链的求解，尺寸链的表示相对 于尺寸跟踪法直观许多，但是计算机的求解运算仍然很繁复。尺寸式法利用尺寸式表示尺 寸的相互关系，能够发挥计算机的优势，实现计算机的自动运算，但是所表示的尺寸容量有 限，而且基本上用于解算平面尺寸链，在三维工艺日益兴起的今天，很难适应复杂零件的众 多三维尺寸的尺寸链求解。
[0003] 为了适应三维工艺的发展需要，充分利用计算机实现工艺尺寸链的智能计算，需 要建立适应计算机存储和计算的数学模型和数据结构。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种尺寸链的智能计算方法，其目的是为了提供一种能 够突破传统尺寸式法尺寸容量的限制，适用于三维尺寸的尺寸链的智能计算方法，适合计 算机存储和计算。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案为：
[0006] 第一步、针对待加工零件，根据其加工工序确定工序尺寸，以工序尺寸确定封闭环 和组成环，以工序尺寸加工时的基准面作为起点，以工序尺寸加工时的被加工面作为终点， 建立尺寸向量，封闭环的向量表示为封闭尺寸向量c，组成环的向量表示为组成尺寸向量。
[0007] 尺寸向量中以正负符号表不方向，符号为正的为增向量，符号为负的为减向量。
[0008] 第二步、设置比较点1和比较点2,并以封闭尺寸向量的起点作为比较点1的初始 值，以封闭尺寸向量的终点作为比较点2的初始值。
[0009] 第三步、将所有尺寸向量按照其工序距离封闭尺寸向量远近程度，由近至远排序 编号分别为1?k ;选取尺寸向量i，其中i为其编号，初始值为1。
[0010] 第四步、将尺寸向量i的终点分别与比较点1和比较点2进行比较：
[0011] 若尺寸向量i终点与比较点1相同，则将比较点1更新为尺寸向量i的起点，执行 第五步；若尺寸向量i终点与比较点2相同，则将比较点2更新为尺寸向量i的起点，执行 第五步；若尺寸向量i的终点与比较点1和比较点2均不相同；则将i自增1重复执行第四 止 /J/ 〇
[0012] 第五步、判断比较点1是否等于比较点2,若不相等，则将i自增1并返回第四步； 若相等则获得此时比较点1所在尺寸向量a与比较点2所在尺寸向量b。
[0013] 第六步、建立尺寸向量方程，将封闭尺寸向量c置于尺寸向量方程一边，将尺寸向 量a和b置于尺寸向量方程另一边并相加。
[0014] 求解尺寸向量方程中的未知尺寸向量。
[0015] 进一步地，指定封闭尺寸向量c为增向量，则判断所建立的尺寸向量为增向量或 者减向量的方法为：
[0016] 当一个尺寸向量的终点与另一个尺寸向量终点相同时，若两个尺寸向量同向，增 减性亦相同；若两个尺寸向量异向，则增减性相反；当一个尺寸向量的终点与另一个尺寸 向量起点相同时，若两个尺寸向量同向，则增减性相反；若两个尺寸向量异向，则增减性相 同。
[0017] 进一步地，尺寸向量的表达式为I兰，其中X为该尺寸向量所表示的工序尺寸的值， XS和XI分对应为该尺寸向量所表示的工序尺寸的上偏差和下偏差。
[0018] 进一步地，尺寸向量a的表达式为其中A为该尺寸向量a所表示的工序 尺寸的值，AS和AI分对应为该尺寸向量a所表示的工序尺寸的上偏差和下偏差；尺寸 向量b的表达式为忠/，其中B为该尺寸向量b所表不的工序尺寸的值，BS和BI分对 应为该尺寸向量b所表示的工序尺寸的上偏差和下偏差；则尺寸向量a和b的加法为： = + ;尺寸向量a和b的减法为-禮=。
[0019] 有益效果：
[0020] 本发明提供了一种适合计算机存储和计算的尺寸链智能计算方法，数学模型、数 据结构和求解方法。本发明将向量的概念引入到工艺尺寸链中，建立尺寸向量，利用尺寸向 量的基本运算实现尺寸链的计算与求解，并根据工艺尺寸链的特性，建立相关尺寸向量的 数学模型、运算法则、求解算法，实现计算机自动建立、求解工艺尺寸链。由于其数据结构采 用的是链表形式，因此突破了尺寸式法尺寸容量的限制，而且尺寸向量非常适合表示三维 尺寸，为求解三维工艺的尺寸链提供了一个有利的工具。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为组成环搜索算法流程图；
[0022] 图2为实施例2中阶梯轴尺寸求解；
[0023] 图3为实施例2中工序5不意图；
[0024] 图4为实施例2中工序10示意图；
[0025] 图5为实施例2中工序20示意图；
[0026] 图6为实施例2中尺寸链求解过程。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0028] 实施例1、
[0029] 第一步、针对待加工零件，根据其加工工序确定工序尺寸，以工序尺寸确定封闭环 和组成环，以工序尺寸加工时的基准面作为起点，以工序尺寸加工时的被加工面作为终点， 建立尺寸向量，封闭环的向量表示为封闭尺寸向量C，组成环的向量表示为组成尺寸向量。
[0030] 尺寸向量中以正负符号表不方向，符号为正的为增向量，符号为负的为减向量；实 际实施的过程中，可以选定一个方向为增向量方向，例如指定封闭尺寸向量c为增向量，则 判断所建立的尺寸向量为增向量或者减向量的方法为：
[0031] 当一个尺寸向量的终点与另一个尺寸向量终点相同时，若两个尺寸向量同向，增 减性亦相同；若两个尺寸向量异向，则增减性相反；
[0032] 当一个尺寸向量的终点与另一个尺寸向量起点相同时，若两个尺寸向量同向，则 增减性相反；若两个尺寸向量异向，则增减性相同。
[0033] 第二步、设置比较点1和比较点2,并以封闭尺寸向量的起点作为比较点1的初始 值，以封闭尺寸向量的终点作为比较点2的初始值；
[0034] 第三步、将所有尺寸向量按照其工序距离封闭尺寸向量远近程度，由近至远排序 编号分别为1?k ;选取尺寸向量i，其中i为其编号，初始值为1 ;
[0035] 第四步、将尺寸向量i的终点分别与比较点1和比较点2进行比较：
[0036] 若尺寸向量i终点与比较点1相同，则将比较点1更新为尺寸向量i的起点，执行 第五步；
[0037] 若尺寸向量i终点与比较点2相同，则将比较点2更新为尺寸向量i的起点，执行 第五步；
[0038] 若尺寸向量i的终点与比较点1和比较点2均不相同；则将i自增1重复执行第 四步；
[0039] 第五步、判断比较点1是否等于比较点2,若不相等，则将i自增1并返回第四步； 若相等则获得此时比较点1所在尺寸向量a与比较点2所在尺寸向量b ;
[0040] 第六步、建立尺寸向量方程，将封闭尺寸向量c置于尺寸向量方程一边，将尺寸向 量a和b置于尺寸向量方程另一边并相加；
[0041] 求解尺寸向量方程中的未知尺寸向量。
[0042] 本实施例中提出了一种可行的尺寸向量的表达式，即将尺寸向量表达为，其 中X为该尺寸向量所表示的工序尺寸的值，XS和XI分对应为该尺寸向量所表示的工序尺 寸的上和下偏差。
[0043] 尺寸向量a的表达式为，其中A为该尺寸向量a所表不的工序尺寸的值，AS和 AI分对应为该尺寸向量a所表示的工序尺寸的上和下偏差；
[0044] 尺寸向量b的表达式为，其中B为该尺寸向量b所表不的工序尺寸的值，BS和 BI分对应为该尺寸向量b所表示的工序尺寸的上和下偏差；则尺寸向量a和b的加法为： < +拉=以+ ;尺寸向量a和b的减法为- 〇 (J
[0045] 实施例2、
[0046] 根据上述实施例1给出的方案，本实施例将以一个具体的阶梯轴的工艺过程为例 对上述方案进行详细说明：本实施例中采用的阶梯轴如图2所示，其工艺过程为：
[0047] 工序5 :精车B面和D面保证尺寸AB和BD，如图3所示。
[0048] 工序10 :精车C面，保证尺寸AC，如图4所示。
[0049] 工序15 :热处理。
[0050] 工序20 :磨削A面保证尺寸40_ai，如图5所示。
[0051] 在最后一道工序，需要同时保证尺寸140_a3，因此该尺寸向量即为封闭尺寸向量， 各组成环（尺寸向量）及其增减性的确定过程如下：
[0052] 设定比较点1为封闭尺寸向量6的起点D6，设定比较点2为封闭尺寸向量6的终 点A6,搜索最近的尺寸向量5,其终点C5与比较点I (D6)、比较点2 (A6)都不相等,搜索下一 个尺寸向量4,其终点A4等于比较点2 (A6)，则设置其起点B4为比较点2,尺寸向量4为组 成尺寸向量，与封闭尺寸向量同向，为增向量；搜索最近的尺寸向量3,其终点C3与比较点 I (D6)、比较点2 (B4)都不相等；搜索下一个尺寸向量2,其终点D2等于比较点I (D6)，则设置 其起点B2为比较点1,尺寸向量2为组成尺寸向量,与封闭尺寸向量反向，为增向量,此时比 较点I (B2)等于比较点2 (B4)，结束搜索。
[0053] 经过搜索后，尺寸向量2和尺寸向量4是组成尺寸向量，均为增向量，尺寸向量6 是封闭尺寸向量，于是，列尺寸向量方程
[0054] HO003 =40°01+BD^s
[0055] 方程两边同时减去4C1 ,得
[0056] =HO003 ~40oai =IOO002
[0057] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种尺寸链的智能计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 第一步、针对待加工零件，根据其加工工序确定工序尺寸，以工序尺寸确定封闭环和组 成环，以工序尺寸加工时的基准面作为起点，以工序尺寸加工时的被加工面作为终点，建立 尺寸向量，封闭环的向量表示为封闭尺寸向量C，组成环的向量表示为组成尺寸向量； 尺寸向量中以正负符号表不方向，符号为正的为增向量，符号为负的为减向量； 第二步、设置比较点1和比较点2,并以封闭尺寸向量的起点作为比较点1的初始值，以 封闭尺寸向量的终点作为比较点2的初始值； 第三步、将所有尺寸向量按照其工序距离封闭尺寸向量远近程度，由近至远排序编号 分别为1?k;选取尺寸向量i，其中i为其编号，初始值为1 ; 第四步、将尺寸向量i的终点分别与比较点1和比较点2进行比较： 若尺寸向量i终点与比较点1相同，则将比较点1更新为尺寸向量i的起点，执行第五 [K 少； 若尺寸向量i终点与比较点2相同，则将比较点2更新为尺寸向量i的起点，执行第五 [K 少； 若尺寸向量i的终点与比较点1和比较点2均不相同；则将i自增1重复执行第四步； 第五步、判断比较点1是否等于比较点2,若不相等，则将i自增1并返回第四步；若相 等则获得此时比较点1所在尺寸向量a与比较点2所在尺寸向量b; 第六步、建立尺寸向量方程，将封闭尺寸向量c置于所述尺寸向量方程一边，将尺寸向 量a和b置于所述尺寸向量方程另一边并相加； 求解所述尺寸向量方程中的未知尺寸向量。
2. 如权利要求1所述的一种尺寸链的智能计算方法，其特征在于，指定所述封闭尺寸 向量c为增向量，则判断所建立的尺寸向量为增向量或者减向量的方法为： 当一个尺寸向量的终点与另一个尺寸向量终点相同时，若两个尺寸向量同向，增减性 亦相同；若两个尺寸向量异向，则增减性相反； 当一个尺寸向量的终点与另一个尺寸向量起点相同时，若两个尺寸向量同向，则增减 性相反；若两个尺寸向量异向，则增减性相同。
3. 如权利要求2所述的一种尺寸链的智能计算方法，其特征在于，所述尺寸向量的表 达式为夂兰，其中X为该尺寸向量所表示的工序尺寸的值，XS和XI分对应为该尺寸向量所 表示的工序尺寸的上偏差和下偏差。
4. 如权利要求2所述的一种尺寸链的智能计算方法，其特征在于，所述尺寸向量a的表 达式为,其中A为该尺寸向量a所表示的工序尺寸的值，AS和AI分对应为该尺寸向量 a所表示的工序尺寸的上偏差和下偏差； 所述尺寸向量b的表达式为忠f,其中B为该尺寸向量b所表示的工序尺寸的值，BS和BI分对应为该尺寸向量b所表不的工序尺寸的上偏差和下偏差；贝U尺寸向量a和b的加法 为'
;尺寸向量a和b的减法为」
【文档编号】G06F19/00GK104408285SQ201410578599
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】焦黎, 刘学斌, 王西彬 申请人:北京理工大学