面向装配的计算机辅助公差分析及优化设计

计算机辅助公差分析是以三维实体模型建立公差分析模型，依据敏感度和贡献度数据找出三维尺寸链中的关键尺寸，进行优化并使之符合装配要求及更经济合理。计算机辅助公差设计(Computer Aided Tolerancing,简称CAT)是指在机械产品的设计、加工、装配和检验等过程中，利用计算机对产品及其零部件的尺寸和公差进行并行优化和监控，用最低的成本设计并制造出满足用户精度要求的产品[1]。计算机辅助公差分析及优化设计在机械领域具有很大的重要性，是工程应用中不能缺少的，是现代工厂的生产模式中所必需的。课题是根据中国ITER（International Thermonuclear Experimental Reactor)专家委员会与ITER国际组签订的项目协议，选取托卡马克真空室的部分中子屏蔽结构，运用计算机辅助公差分析的方法对其装配间隙进行极向和径向二个方向的公差分析及优化设计。利用CATIA下的公差分析软件CETOL，建立公差模型并对装配间隙进行公差分析及优化设计。主要的研究工作如下:1分割简化模型。在CATIA下建立三维实体模型，根据实际需要分割模型，得到初步研究对象。根据实际装配情况简化模型，建立符合装配要求、提高工作效率且方便公差分析的模型。2定义了装配模型。根据装配要求对简化后的模型进行了重新装配，定义配合要求调整自由度，使建立的装配模型没有过约束和欠约束。3建立了公差分析模型。在建立后的装配模型基础上建立公差模型。利用模型中原本存在的特征及导出特征作为模型的基准。添加尺寸公差、几何公差等精度要求，确定公差分析目标。4进行了公差分析。分别获得模型的极向和径向二个方向的装配间隙及公差，根据敏感度和贡献度数据查找出影响精度的关键尺寸，对这些关键尺寸进行了分析并找出了不合理的尺寸及要求。5完成了优化设计。在满足极向方向上装配间隙至少为3mm和径向方向装配间隙为32.788mm±5mm的前提下，本着降低制造成本和工艺合理化的目标，对公差模型进行了优化设计。对尺寸链中不合理的尺寸公差进行了适当调整，使之符合实际要求。6利用极值法对具有代表性的尺寸链进行分析和验证，保证在最坏情况下也能装配。