[发明专利]一种二维多工位装配成功率计算方法

说明书

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40%~50%。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。

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T_P、零件孔公差T_H、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β，定位销X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的具体方法为，先将定位销公差T_P和零件孔公差值T_H换算成对称的上下偏差                                                、，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，利用对公差进行均匀采样，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M，并将状态方程转化为Y=MU，将定位偏差作为输入偏差U，根据Y=MU计算得到测点输出偏差Y。

进一步，所述的步骤4）的具体步骤为：零件上测点包括X方向和Z方向两个方向的偏差，仿真得到输出偏差，t为测量工位上测点个数，k=1,…,n，n为数论网格法采样样本总数，规定测点允许偏差为[ ]，判断是否在范围[ ]中，统计出合格样本数，记为h，则二维多工位装配成功率为P=h/n。