一种定位优先级约束下零件装配成功的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种定位优先级约束下零件装配成功的方法及装置。所述方法包括：获取产品数字化样机的装配信息；根据装配信息，获取零件内和零件间装配特征之间的定位关系；根据定位关系，获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数；根据装配特征相对于装配名义位置的变动参数，获取间隙配合的约束条件；根据约束条件，获取零件装配成功率；将零件装配成功率与预设值进行比较，得出一比较结果；当比较结果表明装配成功率小于预设值时，提示调整零件的装配公差；根据调整后的装配公差再次获取零件装配成功率，直到所述零件装配成功率大于或等于预设值。采用上述方法调整的零件装配公差精度合理，保证了零件的准确安装。
【专利说明】一种定位优先级约束下零件装配成功的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械工程领域，特别涉及一种定位优先级约束下零件装配成功的方法及装置。
【背景技术】
[0002]在机械产品装配过程中，零件之间大多通过一对或多对装配特征的贴合或配合实现定位与联接，以满足产品功能要求。由于制造误差的存在，使得零件上的装配特征偏离名义位置，影响了配合间隙的大小，有可能导致零件之间由于几何干涉出现无法装配到位的情况，影响了零件的互换性。而现有的公差调整方式准确性差，导致装配公差精度不合理，从而无法保证零件的装配成功率。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种定位优先级约束下零件装配成功的方法及装置，用以解决现有技术中零件装配公差调整方式准确性低，使得零件装配成功率难以保证的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种定位优先级约束下零件装配成功的方法，包括:
[0005]获取产品数字化样机的装配信息；
[0006]根据所述装配信息，获取零件内和零件间装配特征之间的定位关系；
[0007]根据所述定位关系，获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数；
[0008]根据所述装配特征相对于装配名义位置的变动参数，获取间隙配合的约束条件；
[0009]根据所述约束条件，获取零件装配成功率；
[0010]将所述零件装配成功率与预设值进行比较，得出一比较结果；
[0011]当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，提示调整零件的装配公差;
[0012]根据调整后的所述装配公差再次获取零件装配成功率，直到所述零件装配成功率大于或等于预设值。
[0013]进一步地，所述根据所述装配信息，获取零件内和零件间装配特征之间的定位关系的步骤包括:
[0014]根据所述装配信息，获取已定位零件上的全部装配目标特征和被定位零件上的全部装配基准特征；
[0015]根据所述全部装配目标特征和全部装配基准特征，建立零件间装配目标特征与装配基准特征之间的定位关系，并基于定位的先后顺序确定定位关系的优先级；
[0016]根据所述定位关系的优先级，建立零件内装配目标特征相互之间以及装配基准特征相互之间的定位关系。
[0017]进一步地，所述根据所述定位关系，获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数，具体包括:
[0018]获取装配特征的位置公差信息、方向公差信息以及尺寸公差信息；
[0019]根据所述位置公差信息和方向公差信息，分别获取装配基准特征相互之间与装配目标特征相互之间的相对变动参数；
[0020]根据所述尺寸公差信息，获取装配基准特征与装配目标特征之间的配合变动参数；
[0021]根据所述定位关系的优先级，获取装配特征之间的约束方向，限定所述相对变动参数和配合变动参数，从而得到装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数。
[0022]进一步地，所述根据所述装配特征相对于装配名义位置的变动参数，得出间隙配合的约束条件的步骤包括:
[0023]获取产品数字化样机的模型信息；
[0024]根据所述模型信息中的几何信息，确定零件间间隙配合的配合类型；
[0025]获取装配目标特征和装配基准特征在配合时接触位置的名义坐标；
[0026]根据所述接触位置的名义坐标，通过确保所有的接触位置之间发生接触或存在间隙，获取装配特征变动之间的间隙配合的约束条件。
[0027]进一步地，所述配合类型包括:平行平面配合、圆柱面配合、圆锥面配合以及球面配合。
[0028]进一步地，所述根据所述约束条件，获取零件装配成功率的步骤包括:
[0029]获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的实际变动大小；
[0030]判断所述实际变动大小是否满足所述约束条件，并得出一判断结果；
[0031]根据所述判断结果，获取每对装配特征配合成功的次数和配合总次数；
[0032]根据所述每对装配特征配合成功的次数和配合总次数，获取每对装配特征之间的装配成功率；
[0033]根据每对装配特征之间的装配成功率，获取零件的装配成功率。
[0034]进一步地，所述当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，提示调整零件的装配公差具体包括:
[0035]当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，将零件装配中的每对装配特征的装配成功率进行排序，获取装配成功率最小的一对装配特征，并提示调整所述装配成功率最小的一对装配特征的装配公差。
[0036]本发明实施例提供一种定位优先级约束下零件装配成功的装置，包括:
[0037]第一获取模块，用于获取产品数字化样机的装配信息；
[0038]第二获取模块，用于根据所述装配信息，获取零件内和零件间装配特征之间的定位关系；
[0039]第三获取模块，用于根据所述定位关系，获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数；
[0040]第四获取模块，用于根据所述装配特征相对于装配名义位置的变动参数，获取间隙配合的约束条件；
[0041]第五获取模块，用于根据所述约束条件，获取零件装配成功率；
[0042]比较模块，用于将所述零件装配成功率与预设值进行比较，得出一比较结果；
[0043]提示模块，用于当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，提示调整零件的装配公差；
[0044]循环模块，用于根据调整后的装配公差再次获取零件装配成功率，直到所述零件装配成功率大于或等于预设值。
[0045]进一步地，所述第二获取模块，包括:
[0046]第一获取单元，用于根据所述装配信息，获取已定位零件上的全部装配目标特征和被定位零件上的全部装配基准特征；
[0047]优先级确定单元，用于根据所述全部装配目标特征和全部装配基准特征，建立零件间装配目标特征与装配基准特征之间的定位关系，并基于定位的先后顺序确定定位关系的优先级；
[0048]定位关系确定单元，用于根据所述定位关系的优先级，建立零件内装配目标特征相互之间以及装配基准特征相互之间的定位关系。
[0049]进一步地，所述第三获取模块，包括:
[0050]第二获取单元，用于获取装配特征的位置公差信息、方向公差信息以及尺寸公差信息；
[0051]第三获取单元，用于根据所述位置公差信息和方向公差信息，分别获取装配基准特征相互之间与装配目标特征相互之间的相对变动参数；
[0052]第四获取单元，用于根据所述尺寸公差信息，获取装配基准特征与装配目标特征之间的配合变动参数；
[0053]第五获取单元，用于根据所述定位关系的优先级，获取装配特征之间的约束方向，限定所述相对变动参数和配合变动参数，从而得到装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数。
[0054]进一步地，所述第四获取模块，包括:
[0055]第六获取单元，用于获取产品数字化样机的模型信息；
[0056]确定单元，用于根据所述模型信息中的几何信息，确定零件间间隙配合的配合类型；
[0057]第七获取单元，用于获取装配目标特征和装配基准特征在配合时接触位置的名义坐标；
[0058]第八获取单元，用于根据所述接触位置的名义坐标，通过确保所有的接触位置之间发生接触或存在间隙，获取装配特征变动之间的间隙配合的约束条件。
[0059]进一步地，所述第五获取模块，包括:
[0060]第九获取单元，用于获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的实际变动大小;
[0061]判断单元，用于判断所述实际变动大小是否满足所述约束条件，并得出一判断结果;
[0062]统计单元，用于根据所述判断结果，获取每对装配特征配合成功的次数和配合总次数；
[0063]第十获取单元，用于根据所述每对装配特征配合成功的次数和配合总次数，获取每对装配特征之间的装配成功率；
[0064]第^^一获取单元，用于根据每对装配特征之间的装配成功率，获取零件的装配成功率。
[0065]进一步地,所述提示模块包括:
[0066]第十二获取单元，用于当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，将零件装配中的每对装配特征的装配成功率进行排序，获取装配成功率最小的一对装配特征；
[0067]提示单元，用于提示调整所述装配成功率最小的一对装配特征的装配公差。
[0068]本发明的有益效果是:
[0069]上述方案，通过利用定位优先级约束条件获取装配成功率，然后通过所述装配成功率获取要调整公差的零件的装配特征，进而对装配特征中的装配公差进行调整，此种装配公差调整方式，准确性高，确保了零件的装配成功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0070]图1表示本发明实施例的所述方法的总体流程图；
[0071]图2表示本发明实施例的装配特征之间定位关系示意图；
[0072]图3表示本发明实施例的平行平面配合示意图；
[0073]图4表示本发明实施例的圆柱面配合示意图；
[0074]图5表示本发明实施例的两圆柱一端接触示意图；
[0075]图6表示本发明实施例的圆锥面配合示意图；
[0076]图7表示本发明实施例的圆锥面轴线方向偏差导致接触位置半径变化示意图；
[0077]图8表示本发明实施例的球面配合示意图；
[0078]图9表示本发明实施例的所述装置模块示意图。
【具体实施方式】
[0079]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
[0080]本发明针对现有技术中因公差调整方式准确性低导致装配公差精度不合理，使得零件装配成功率不高的问题，提供一种定位优先级约束下零件装配成功的方法及装置。
[0081]如图1所示，本发明实施例的所述方法，包括:
[0082]步骤10，获取产品数字化样机的装配信息；
[0083]步骤20，根据所述装配信息，获取零件内和零件间装配特征之间的定位关系；
[0084]步骤30，根据所述定位关系，获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数；
[0085]步骤40，根据所述装配特征相对于装配名义位置的变动参数，获取间隙配合的约束条件；
[0086]步骤50，根据所述约束条件，获取零件装配成功率；
[0087]步骤60，将所述零件装配成功率与预设值进行比较，得出一比较结果；
[0088]步骤70，当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，提示调整零件的装配公差；
[0089]步骤80，根据调整后的所述装配公差再次获取零件装配成功率，直到所述零件装配成功率大于或等于预设值。
[0090]应当说明的是，所述预设值为保证零件装配成功的最小值。
[0091]本发明上述方案，通过利用装配成功率确定需要调整公差的零件装配中的装配特征，在通过人工或自动进行公差的调整，每次调整后都重新利用调整后的公差判定零件装配是否成功，此种方式，准确性高，实现了零件的准确安装。
[0092]具体地,所述步骤20,包括:
[0093]步骤21，根据所述装配信息，获取已定位零件上的全部装配目标特征和被定位零件上的全部装配基准特征；
[0094]步骤22，根据所述全部装配目标特征和全部装配基准特征，建立零件间装配目标特征与装配基准特征之间的定位关系，并基于定位的先后顺序确定定位关系的优先级；
[0095]步骤23，根据所述定位关系的优先级，建立零件内装配目标特征相互之间以及装配基准特征相互之间的定位关系。
[0096]应当说明的是，当零件装配过程中存在多个基准时，每一个装配基准特征与相应的装配目标特征之间的贴合或配合构成了一个定位关系。在多数情况下，不同定位关系所约束的自由度方向有可能相互重叠。但是，由于定位存在先后顺序，重叠的自由度方向将由优先级较高的定位关系进行约束，而在全部可能的约束方向中，优先级较低的定位关系仅能约束其中尚未被约束的部分。
[0097]同时，因为率先完成定位关系的装配特征之间的变动将改变尚未完成定位的装配特征的位置，从而影响它们之间变动大小，所以装配特征之间的变动分析具有与定位优先级一样的先后顺序。
[0098]一般情况下，零件间最多通过三对装配特征完成定位，因而，两个零件(P1和P2)上装配特征之间的定位关系可由图2所示的有向图进行表示。其中，结点表示装配特征，结点之间的连线表示几何公差或装配约束决定的特征之间的定位参照关系。
[0099]由图2可知，两个零件之间的装配可表示为装配特征和定位关系的集合A，如下面公式I所示。
[0100]公式I:A = {{f j}, {ck}} I ≤ j ≤2k
[0101]其中，fj为两零件之间第j个装配特征，Ck为两零件之间第k个定位关系，k的数值越小，表示优先级越高。
[0102]对于两个装配特征j和j’，两者之间的方位和变动关系可通过以下公式2利用两个六元矢量Vj，j，和(Ivjj进行表示:
【权利要求】
1.一种定位优先级约束下零件装配成功的方法，其特征在于，包括: 获取产品数字化样机的装配信息； 根据所述装配信息，获取零件内和零件间装配特征之间的定位关系； 根据所述定位关系，获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数； 根据所述装配特征相对于装配名义位置的变动参数，获取间隙配合的约束条件； 根据所述约束条件，获取零件装配成功率； 将所述零件装配成功率与预设 值进行比较，得出一比较结果； 当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，提示调整零件的装配公差；根据调整后的所述装配公差再次获取零件装配成功率，直到所述零件装配成功率大于或等于预设值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述装配信息，获取零件内和零件间装配特征之间的定位关系的步骤包括: 根据所述装配信息，获取已定位零件上的全部装配目标特征和被定位零件上的全部装配基准特征； 根据所述全部装配目标特征和全部装配基准特征，建立零件间装配目标特征与装配基准特征之间的定位关系，并基于定位的先后顺序确定定位关系的优先级； 根据所述定位关系的优先级，建立零件内装配目标特征相互之间以及装配基准特征相互之间的定位关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述定位关系，获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数，具体包括: 获取装配特征的位置公差信息、方向公差信息以及尺寸公差信息； 根据所述位置公差信息和方向公差信息，分别获取装配基准特征相互之间与装配目标特征相互之间的相对变动参数； 根据所述尺寸公差信息，获取装配基准特征与装配目标特征之间的配合变动参数；根据所述定位关系的优先级，获取装配特征之间的约束方向，限定所述相对变动参数和配合变动参数，从而得到装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述装配特征相对于装配名义位置的变动参数，得出间隙配合的约束条件的步骤包括: 获取产品数字化样机的模型信息； 根据所述模型信息中的几何信息，确定零件间间隙配合的配合类型； 获取装配目标特征和装配基准特征在配合时接触位置的名义坐标； 根据所述接触位置的名义坐标，通过确保所有的接触位置之间发生接触或存在间隙，获取装配特征变动之间的间隙配合的约束条件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述配合类型包括:平行平面配合、圆柱面配合、圆锥面配合以及球面配合。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述约束条件，获取零件装配成功率的步骤包括: 获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的实际变动大小； 判断所述实际变动大小是否满足所述约束条件，并得出一判断结果；根据所述判断结果，获取每对装配特征配合成功的次数和配合总次数； 根据所述每对装配特征配合成功的次数和配合总次数，获取每对装配特征之间的装配成功率； 根据每对装配特征之间的装配成功率，获取零件的装配成功率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，提示调整所述零件的装配公差具体包括: 当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，将零件装配中的每对装配特征的装配成功率进行排序，获取装配成功率最小的一对装配特征，并提示调整所述装配成功率最小的一对装配特征的装配公差。
8.—种定位优先级约束下零件装配成功的装置，其特征在于，包括: 第一获取模块，用于获取产品数字化样机的装配信息； 第二获取模块，用于根据所述装配信息，获取零件内和零件间装配特征之间的定位关系; 第三获取模块，用于根据所述定位关系，获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数； 第四获取模块，用于根据所述装配特征相对于装配名义位置的变动参数，获取间隙配合的约束条件； 第五获取模块，用于根据所述约束条件，获取零件装配成功率； 比较模块，用于将所述零件装配成功率与预设值进行比较，得出一比较结果； 提示模块，用于当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，提示调整零件的装配公差； 循环模块，用于根据调整后的装配公差再次获取零件装配成功率，直到所述零件装配成功率大于或等于预设值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块，包括: 第一获取单元，用于根据所述装配信息，获取已定位零件上的全部装配目标特征和被定位零件上的全部装配基准特征； 优先级确定单元，用于根据所述全部装配目标特征和全部装配基准特征，建立零件间装配目标特征与装配基准特征之间的定位关系，并基于定位的先后顺序确定定位关系的优先级； 定位关系确定单元，用于根据所述定位关系的优先级，建立零件内装配目标特征相互之间以及装配基准特征相互之间的定位关系。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块，包括: 第二获取单元，用于获取装配特征的位置公差信息、方向公差信息以及尺寸公差信息； 第三获取单元，用于根据所述位置公差信息和方向公差信息，分别获取装配基准特征相互之间与装配目标特征相互之间的相对变动参数； 第四获取单元，用于根据所述尺寸公差信息，获取装配基准特征与装配目标特征之间的配合变动参数； 第五获取单元，用于根据所述定位关系的优先级，获取装配特征之间的约束方向，限定所述相对变动参数和配合变动参数，从而得到装配特征在配合前相对于装配名义位置的变动参数。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第四获取模块，包括: 第六获取单元，用于获取产品数字化样机的模型信息； 确定单元，用于根据所述模型信息中的几何信息，确定零件间间隙配合的配合类型； 第七获取单元，用于获取装配目标特征和装配基准特征在配合时接触位置的名义坐标； 第八获取单元，用于根据所述接触位置的名义坐标，通过确保所有的接触位置之间发生接触或存在间隙，获取装配特征变动之间的间隙配合的约束条件。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第五获取模块，包括: 第九获取单元，用于获取装配特征在配合前相对于装配名义位置的实际变动大小； 判断单元，用于判断所述实际变动大小是否满足所述约束条件，并得出一判断结果； 统计单元，用于根据所述判断结果，获取每对装配特征配合成功的次数和配合总次数； 第十获取单元，用于根据所述每对装配特征配合成功的次数和配合总次数，获取每对装配特征之间的装配成功率； 第十一获取单元，用于根据每对装配特征之间的装配成功率，获取零件的装配成功率。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述提示模块包括: 第十二获取单元，用于当所述比较结果表明所述装配成功率小于所述预设值时，将零件装配中的每对装配特征的装配成功率进行排序，获取装配成功率最小的一对装配特征；提示单元，用于提示调整所述装配成功率最小的一对装配特征的装配公差。
【文档编号】B23P21/00GK104070355SQ201410313117
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】刘检华, 蒋科, 宁汝新, 刘少丽, 郭崇颖, 史建成, 刘海博 申请人:北京理工大学