专利名称：一种二维多工位装配成功率计算方法
技术领域：
本发明涉及机械制造技术领域，更具体的说是一种二维多工位装配成功率计算方法。
背景技术：
装配是产品制造过程中的最后一个环节，是产品生命周期的重要组成部分，也是实现产品功能的主要环节。相关研究表明，产品生产过程中大约三分之一的人力在从事与产品装配有关的活动，装配成本占到整个产品制造成本的409Γ50%。由于装配过程占用的劳动量大、费用高，因此，提高装配成功率带来的经济效益将会非常显著。近年来，随着计算机技术的快速发展，利用计算机进行基于装配成功率的机械产品尺寸公差设计，受到国内外学术界越来越广泛的重视。在进行尺寸公差设计时，装配成功率一般作为约束条件。国内外学者就明确提出将装配成功率作为公差优化设计的约束条件。由于当变量维数较高时， 直接计算装配成功率非常复杂，所以国内外学者一般采用简化方法或计算机模拟方法来求得装配成功率，并就此开展了大量的研究工作。经过查阅有关技术文献，发现最常用的方法有如下两种一是基于可靠度β法的装配成功率计算方法；二是基于蒙特卡洛模拟法的装配成功率计算方法。另外亦有学者提出基于全因子试验法、统计法和拉丁方抽样法等装配成功率计算方法。但是以上研究重点集中在一维装配所形成的一维尺寸链公差优化设计中，在公差优化设计时以成本最低为目标，装配成功率为约束条件，对组成环尺寸公差进行优化。但随着科学技术的发展和顾客对产品质量要求的日益强烈，产品的功能和结构日趋复杂，二维多工位装配已经成为制造企业的重要特征。二维多工位装配过程尺寸偏差传递和累积相当复杂，查找二维多工位装配过程的尺寸链非常困难，若仍根据尺寸链计算装配成功率将不可取。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种面向二维多工位装配，基于偏差流状态空间模型的二维装配成功率计算方法。本发明解决上述的技术问题的技术方案包括以下步骤
1)建立由夹具定位销公差、零件孔公差所引起的定位偏差模型；
2)采用数论网格方法对定位销公差、零件孔公差进行均勻采样，得到公差合适样本空间，并代入定位偏差模型，得到定位偏差样本空间；
3)根据偏差流状态空间模型，计算得到偏差传递矩阵，并将定位偏差作为状态空间模型的输入偏差，并计算得到测点输出偏差；
4)将计算结果和测点允许偏差进行比较，统计出合格样本数，再将其除以总样本数， 则计算得到二维多工位装配成功率。进一步，所述的步骤1)中由夹具定位销公差、零件孔公差所引起的定位偏差模型的具体方法为，根据夹具定位布局原理及公差“入体原则”，分析四向定位销与零件孔、二向定位销与零件槽的位置关系，建立定位偏差模型，其中模型参数包括，定位销公差/V、零件孔公差Th、四向定位销与零件孔接触定位角α、二向定位销与零件槽接触定位角A，定位销 I方向、Z方向偏差。进一步，所述的步骤2)中采用数论网格方法对定位销公差、零件孔公差进行均勻采样，得到公差合适样本空间，并代入定位偏差模型，得到定位偏差样本空间的具体方法为，先将定位销公差rP和零件孔公差值Th换算成对称的上下偏
差[Tp Tpu],[4 ΓΗ"],在 Matlab
软件中编程，利用格点点集表中合适的生成矢量(λ;Λ^···，~)或者分圆域法产生好格子点
集合，利用、对公差进行均勻采样，并将公差样本值代入定位偏差模型，得到定位偏差样本空间。进一步，所述的步骤3)具体步骤为根据状态空间模型计算得到偏差传递矩阵见并将状态方程转化为/=M/，将定位偏差作为输入偏差仏根据/=M/计算得到测点输出偏差 7。进一步，所述的步骤4)的具体步骤为零件上测点包括I方向和Z方向两个方向的偏差，仿真得到输出偏差I7伏)=[AZ1 AZ1 ■■■ AXt, 为测量工位上测点个数，左=1，…， /？为数论网格法采样样本总数，规定测点允许偏差为[户尸]，判断 '(幻是否在范围[Fi ；T ]中，统计出合格样本数，记为力，则二维多工位装配成功率为/^力// 。由于采用上述技术方案，本发明的技术效果是本发明提出了一种面向二维多工位装配，基于偏差流状态空间模型的二维装配成功率计算方法，为二维多工位装配成功率预测提供了一种新的方法。
图1为本发明的流程图。图2为本发明中四向定位销与零件孔位置及坐标方向偏差示意图，该图中(a)为四向定位销与零件孔位置图；(b)为坐标方向偏差图。图3为本发明中二向定位销与零件槽位置及坐标方向偏差示意图，该图中(a) 二向定位销与零件槽位置图；(b)坐标方向偏差图。图4为本发明车身地板装配定位销平面布局图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。如图1所示，一种二维多工位装配成功率计算方法，包括以下步骤
1)建立由夹具定位销公差、零件孔公差所引起的定位偏差模型；
2)采用数论网格方法对定位销公差、零件孔公差进行均勻采样，得到公差合适样本空间，并代入定位偏差模型，得到定位偏差样本空间；
3)根据偏差流状态空间模型，计算得到偏差传递矩阵，并将定位偏差作为状态空间模
4型的输入偏差，并计算得到测点输出偏差；
4)将计算结果和测点允许偏差进行比较，统计出合格样本数，再将其除以总样本数， 则计算得到二维多工位装配成功率。具体地，所述步骤(1)包括
根据附图2所示，四向定位销与零件孔位置情况及坐标方向偏差，则定位偏差为 AX = ( + 2Jj)cosct;(1)
ΔΖ = (ΓΡ+ rH)sina(2)
式中1力定位销公差，I5h为零件孔公差‘力定位销与零件孔接触定位角，Μ为1 轴方向定位偏差，ΔΖ为Z轴方向定位偏差。根据附图3所示，二向定位销与零件槽位置情况及坐标方向偏差，则定位偏差为 ΑΣ = (TF+TE)esmfi⑶
AZ =-(Tp+ 7H)ecos β(4)
式中， 为定位销公差，A为零件槽公差，於为定位销与零件槽接触定位角，0为离散随机变量(定位销位接触零件槽上方取1，否则取-1),ΔΖ为Z轴方向定位偏差，Δ2为Z轴方向定位偏差。具体地，所述步骤⑵包括
当变量维数s8时,应用生成矢量产生好格子点集合
若生成矢量为(《;‘■■■ A),根据 = Mii mod(n)，
1 __·π/7. k=1, "',η' i=1> '"‘5(5)
则点集合4 = (XliX2f--^Xs)k , k=l, -",η,就是生成矢量(^;/ ，…，的好格子点集
口 O当变量维数s > 18时，应用分圆域方法产生好格子点集
γ = (W2，…，Λ) = ({2 COS—},{2 cos 丄}，…，{2 cos——})(6)
PPP
式中/为好格子点集合中一个好点。则好格子点集合、为
2 TT47Γ2 TTs
- = ({^7ιΜ^ι},···#Τι = ({2lrcos—},{lk cos—},"f{2.tcos——
·ρρρ
k=l,-,η (J)
式中P为任意素数且满足P 2 2s + 3。当Tp, &已知，将其换算为对称上下偏差，分别为[窍蜇〗、[边则定位销和零件孔(槽)公差均勻样本空间分别为
权利要求
1.1、一种二维多工位装配成功率计算方法，包括以下步骤1)建立由夹具定位销公差、零件孔公差所引起的定位偏差模型；2)采用数论网格方法对定位销公差、零件孔公差进行均勻采样，得到公差合适样本空间，并代入定位偏差模型，得到定位偏差样本空间；3)根据偏差流状态空间模型，计算得到偏差传递矩阵，并将定位偏差作为状态空间模型的输入偏差，并计算得到测点输出偏差；4)将计算结果和测点允许偏差进行比较，统计出合格样本数，再将其除以总样本数， 则计算得到二维多工位装配成功率。
2.根据权利要求1所述的二维多工位装配成功率计算方法，所述的步骤1)中由夹具定位销公差、零件孔公差所引起的定位偏差模型的具体步骤为，根据夹具定位布局原理及公差“入体原则”，分析四向定位销与零件孔、二向定位销与零件槽的位置关系，建立定位偏差模型，其中模型参数包括，定位销公差rP、零件孔公差Th、四向定位销与零件孔接触定位角 α、二向定位销与零件槽接触定位角A，定位销Z方向、Z方向偏差。
3.根据权利要求1所述的二维多工位装配成功率计算方法，所述的步骤2)的具体步骤为将定位销公差T1p和零件孔公差值Th换算成对称的上下偏差[Tp 7^]、[Tg Γ《，在 Matlab软件中编程，利用格点点集表中合适的生成矢量(《;、，···，<)或者分圆域法产生好格子点集合\利用 对公差进行均勻采样，并将公差样本值代入定位偏差模型，得到定位偏差样本空间。
4.根据权利要求1所述的二维多工位装配成功率计算方法，其特征在于所述的步骤 3)的具体步骤为根据状态空间模型计算得到偏差传递矩阵见并将状态方程转化为Y=MU’ 将定位偏差作为输入偏差仏根据/=M/计算得到测点输出偏差/。
5.根据权利要求1所述的二维多工位装配成功率计算方法，其特征在于所述的步骤4)的具体步骤为零件上测点包括Z方向和Z方向两个方向的偏差，仿真得到输出偏差Y(k) = IAX1 AZ1…Μ； 为测量工位上测点个数，*=1，...，/ ，/7为数论网格法采样样本总数，规定测点允许偏差为[户尸]，判断F⑷是否在范围[户P ]中，统计出合格样本数，记为力，则二维多工位装配成功率为P:h/n。
全文摘要
本发明公开了一种二维多工位装配成功率计算方法，包括以下步骤1)建立由夹具定位销公差、零件孔公差所引起的定位偏差模型；2)采用数论网格方法对定位销公差、零件孔公差进行均匀采样，得到公差合适样本空间，并代入定位偏差模型，得到定位偏差样本空间；3)根据偏差流状态空间模型，计算得到偏差传递矩阵，并将定位偏差作为状态空间模型的输入偏差，并计算得到测点输出偏差；4)将计算结果和测点允许偏差进行比较，统计出合格样本数，再将其除以总样本数，则计算得到二维多工位装配成功率。本发明提出了一种面向二维多工位装配，基于偏差流状态空间模型的二维装配成功率计算方法，为二维多工位装配成功率预测提供了一种新的方法。
文档编号G06F19/00GK102495964SQ20111040664
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者刘德顺, 文泽军, 朱正强, 杨书仪, 蔡春波, 赵延明 申请人:湖南科技大学