一种基于层次分析法的装配尺寸链通路选择和评价方法与流程

本发明涉及装配尺寸链通路选择和评价方法，属于机械加工和装配技术领域，具体涉及一种基于层次分析法的装配尺寸链通路选择和评价方法。

背景技术：

尺寸链自动生成是计算机辅助公差设计（computeraidedtolerancing,cat）的重要基础与研究热点。装配尺寸链自动生成是在计算机表达尺寸与公差信息的基础上，运用计算机自动构建封闭环与组成环之间的功能方程。

目前,国内外学者给出了众多的尺寸链自动生成方法。在搜索尺寸链通路的过程中，现有研究技术的搜索依据主要分为传统最短路径原则和搜索优先级原则。根据不同的搜索依据可搜索出不同的装配尺寸链通路，但无法判断使用哪一种搜索依据更优，这影响了装配尺寸链自动生成的准确度。在使用传统最短路径原则作为搜索依据时，只考虑尺寸及公差约束对装配精度的影响，而未考虑配合约束对装配精度的影响，这影响了尺寸链自动生成的准确度。在使用搜索优先级原则作为搜索依据时，优先搜索尺寸及公差约束和过盈配合，若搜索不到尺寸链通路，再添加间隙或过渡配合进行尺寸链通路的搜索。尽管搜索优先级原则考虑了尺寸及公差约束与配合约束对装配精度的定性影响，但并未考虑尺寸及公差约束与配合约束对装配精度的定量影响，这影响了尺寸链自动生成的准确度。

现有研究技术的搜索依据在一定程度上实现了装配尺寸链的自动生成，但仍存在以下问题：一方面，现有研究技术并未定量地确定尺寸及公差约束、过盈配合与间隙或过渡配合对装配精度的定量影响，这影响了装配尺寸链自动生成的准确度；另一方面，现有研究技术并未定量地确定各尺寸链通路的权重值，这影响了装配尺寸链通路选择的合理性。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于层次分析法的装配尺寸链通路选择和评价方法，该方法可以提高装配尺寸链自动生成的准确度，同时保证装配尺寸链通路选择的合理性。

为进一步提高尺寸链生成的准确度，提出一种基于层次分析法的装配尺寸链选择和评价方法。本文利用层次分析法对根据不同的搜索依据搜索出来的各个尺寸链通路进行定量分析，选择出最优的尺寸链通路。

一种基于层次分析法的装配尺寸链通路选择和评价方法，包括如下步骤：

步骤1：分别采用传统最短路径原则和搜索优先级原则对待求装配体的尺寸链通路进行搜索，并将搜索出来的尺寸链通路分别记为尺寸链通路c1与c2；

步骤2：根据层次分析法建立装配尺寸链通路选择的递阶层次结构模型，将决策问题分解为三个层次：最上层为目标层，中间层为准则层，最下层是方案层，其中，目标层为“装配尺寸链通路的选择a”，准则层“约束类型b”的因素分别为尺寸及公差约束b1，过盈配合b2与间隙或过渡配合b3，方案层“尺寸链通路c”的因素分别为尺寸链通路c1与c2；

步骤3：根据步骤2中建立的装配尺寸链通路分析的层次结构模型，用delphi法向专家充分说明层次分析法的特点及比率标度后，向其散发约束类型对装配精度的影响程度分析的调查表，通过统计分析，形成各个层次的判断矩阵，并应用层次分析法中的和积法计算得到准则层中各评价因子之间的权重和在不同准则下的方案层因素的权重以及各个判断矩阵的最大特征根和特征向量；

步骤4：获取步骤3中各个判断矩阵的最大特征根，并对其进行一致性检验，若通过一致性检验，则可用其特征向量作为权向量并执行步骤5，若不能通过一致性检验，则执行步骤3并对其判断矩阵加以调整；

步骤5：获取步骤3中各个判断矩阵的特征向量，计算方案层对目标层的组合权重，得到各装配尺寸链通路的权重值，对其进行排序，权值较大者即为应选择的尺寸链通路。

本发明的有益效果：

通过使用本发明的装配尺寸链通路选择和评价方法，可以定量地确定尺寸及公差约束、过盈配合与间隙或过渡配合对装配精度的影响，从而提高尺寸链自动生成的准确度；同时，可以定量地确定各尺寸链通路的权重值，提升尺寸链通路选择的合理性。

附图说明

图1为某工装部分结构装配图。

图2为根据传统最短路径原则搜索图1所生成的尺寸链通路示意图。

图3为根据搜索优先级原则搜索图1所生成的尺寸链通路示意图。

图4为根据层次分析法建立的装配尺寸链通路选择的递阶层次结构模型。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

首先，介绍一下部分术语的定义及其组成和特性：

尺寸公差：允许尺寸的变动量；

配合：公称尺寸相同的并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系，根据孔和轴公差带之间的关系的不同，配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三大类；

间隙配合：具有间隙（包括最小间隙为零）的配合；

过盈配合：具有过盈（包括最小过盈为零）的配合；

过渡配合：可能具有间隙或过渡的配合；

尺寸链：在机器装配或零件加工的过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组；

环：尺寸链中的每一个尺寸；

封闭环：尺寸链中在装配过程或加工过程中最后自然形成的环；

组成环：尺寸链中除封闭环以外的其他各环；

本实施例以分析图1所示的某工装部分结构装配图为例。

一种基于层次分析法的装配尺寸链通路选择和评价方法，包括如下步骤：

步骤1：分别采用传统最短路径原则和搜索优先级原则对待求装配体的尺寸链通路进行搜索，并将搜索出来的尺寸链通路分别记为尺寸链通路c1与c2；

步骤2：根据层次分析法建立装配尺寸链通路选择的递阶层次结构模型，将决策问题分解为三个层次：最上层为目标层，中间层为准则层，最下层是方案层，其中，目标层为“装配尺寸链通路的选择a”，准则层“约束类型b”的因素分别为尺寸及公差约束b1，过盈配合b2与间隙或过渡配合b3，方案层“尺寸链通路c”的因素分别为尺寸链通路c1与c2；

步骤3：根据步骤2中建立的装配尺寸链通路分析的层次结构模型，用delphi法向专家充分说明层次分析法的特点及比率标度后，向其散发约束类型对装配精度的影响程度分析的调查表，通过统计分析，形成各个层次的判断矩阵，并应用层次分析法中的和积法计算得到准则层中各评价因子之间的权重和在不同准则下的方案层因素的权重以及各个判断矩阵的最大特征根和特征向量，其中，和积法的计算公式为，，，式中，为对的相对重要性，为判断矩阵阶数，和分别表示行和列,为第个权重向量，为最大特征根，表示向量的第个分量；

步骤4：获取步骤3中各个判断矩阵的最大特征根，并对其进行一致性检验，若通过一致性检验，则可用其特征向量作为权向量并执行步骤5，若不能通过一致性检验，则执行步骤3并对其判断矩阵加以调整，一致性比例，如果cr<0.1，则认为所述的判断矩阵的一致性是可以接受的，其中，ci为一致性指标，且，ri为随机一致性指标，通过查表获得一致性比例，如果cr<0.1，则认为所述的判断矩阵的一致性是可以接受的，其中，ci为一致性指标，且，ri为随机一致性指标，通过查表获得；

步骤5：获取步骤3中各个判断矩阵的特征向量，计算方案层对目标层的组合权重，得到各装配尺寸链通路的权重值，对其进行排序，权值较大者即为应选择的尺寸链通路。

表1判断矩阵标度及含义

表2装配尺寸链通路选择的评价因子判断矩阵

表3不同尺寸链通路的尺寸及公差约束判断矩阵

表4不同尺寸链通路的过盈配合判断矩阵

表5不同尺寸链通路的间隙或过渡配合判断矩阵

表6各层元素对目标层的合成权重

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。