一種復雜裝配體裝配公差綜合自動生成方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于計算機輔助公差設計（CAT)領域，具體涉及一種復雜裝配體裝配公差 綜合自動生成方法。
【背景技術】
[0002] 公差綜合是指在滿足產(chǎn)品裝配功能需求的情況下，以產(chǎn)品的可裝配性和產(chǎn)品可 制造性為約束，使總成本最小為目標的公差分配過程。在當前幾何產(chǎn)品的設計過程中，公 差綜合信息基本上是由設計者在CAD系統(tǒng)中手工指定。由于設計者自身經(jīng)驗上的差異，不 同的設計者有可能對同一幾何產(chǎn)品指定不同的裝配公差類型和公差值，這就會造成產(chǎn)品設 計過程中的不確定性。為了減少這種不確定性，同時解決公差信息在異構系統(tǒng)之間傳遞不 暢的問題，需要用統(tǒng)一的語義來表示公差信息。如何自動生成合理的公差類型和公差值以 及公差信息的有效共享和順暢傳遞的問題，已經(jīng)成為CAD發(fā)展和CAX集成的瓶頸之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對"產(chǎn)品設計過程中公差綜合無法自動生成"和"公差信息在異構CAX系統(tǒng)之間 傳遞不暢"這兩個問題，本發(fā)明汲取人工智能領域最新研究成果，提供一種復雜裝配體裝配 公差綜合自動生成方法。
[0004] 一種復雜裝配體裝配公差綜合自動生成方法，其步驟如下：
[0005] (1)構建產(chǎn)品的三維裝配模型，根據(jù)產(chǎn)品的功能要求及各零件的理想尺寸，使用三 維實體造型軟件SolidWorks構建出產(chǎn)品的三維裝配模型；
[0006] (2)解裝配產(chǎn)品的三維裝配模型，根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構，在SolidWorks中對產(chǎn)品的三 維裝配模型進行解裝配，將模型分解為2個以上零件；
[0007] (3)提取零件之間的裝配約束關系，從產(chǎn)品的三維裝配模型中提取出各零件之間 的裝配約束關系；
[0008] (4)提取各零件的裝配特征表面，將產(chǎn)品三維模型中的各個零件進一步分解為2 個以上裝配特征表面，自動提取出各零件的裝配特征表面；
[0009] (5)裝配公差綜合本體類和屬性的構建，通過分析裝配公差綜合領域相關知識，提 取其中的概念和關系，構建公差綜合本體中的類和屬性；
[0010] (6)構建表示零件之間裝配約束關系的斷言公理集，根據(jù)步驟3提取到的零件之 間的裝配約束關系，構建表示零件之間裝配約束關系的斷言公理集；
[0011] (7)構建表示裝配特征表面之間約束關系的斷言公理集，根據(jù)步驟4提取到的各 零件的裝配特征表面和步驟6構建的表示零件之間的裝配約束關系的斷言公理集，構建表 示裝配特征表面之間的約束關系的斷言公理集；
[0012] (8)構建表示裝配特征表面幾何要素之間空間關系的斷言公理集，根據(jù)步驟7構 建的表示裝配特征表面之間約束關系的斷言公理集，確定每一對相互約束的特征表面的實 際組成要素和擬合導出要素，根據(jù)這些幾何要素及裝配體的拓撲結(jié)構，確定裝配特征表面 幾何要素之間的空間關系，并構建表示這些空間關系的斷言公理集；
[0013] (9)推理確定各零件的裝配公差類型和裝配公差值，以步驟8中構建的表示裝配 特征表面幾何要素之間空間關系的斷言公理集作為輸入，將網(wǎng)絡本體語言（OWL)描述的結(jié) 構化知識轉(zhuǎn)換為Jess事實，并將語義網(wǎng)規(guī)則語言（SWRL)描述的約束化知識轉(zhuǎn)換為Jess規(guī) 貝1J，之后應用Jess推理引擎推理生成每一對相互約束的裝配特征表面的可選裝配公差類 型和可選裝配公差值，最后對它們進行選擇和優(yōu)化；
[0014] (10)公差值的優(yōu)化分配，推理獲取可選裝配公差值后，以成本-公差函數(shù)為目標 函數(shù)，以公差的等式約束和不等式約束為約束條件，建立公差值的優(yōu)化分配數(shù)學模型，并基 于遺傳算法對公差值進行優(yōu)化；
[0015] (11)可裝配性評價，實現(xiàn)了公差值的優(yōu)化分配后，還需要對產(chǎn)品的可裝配性進行 檢驗。在優(yōu)化的公差區(qū)間中隨機選取旋量參數(shù)的值，并計算出各裝配功能需求所對應的裝 配成功率。
[0016] 本發(fā)明采用OWL和SWRL描述整個推理過程，具有簡易性、高效性及智能性等優(yōu)點。 它滿足公差信息在異構CAX系統(tǒng)之間有效共享和順暢傳遞的需求，符合設計者自頂向下的 思維習慣，有較強的適用性。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明所設計的裝配公差綜合自動生成方法的流程圖；
[0018] 圖2為對開齒輪箱的局部視圖；
[0019] 圖3為零件的裝配特征表面圖；
[0020] 圖4為本發(fā)明構建的所有OWL類的層次關系圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明構建的所有OWL屬性的層次關系圖；
[0022] 圖6為本發(fā)明建立的采用SWRL描述的裝配公差綜合的生成規(guī)則圖；
[0023] 圖7 (icylindrical, s01 (p3))的可選裝配公差類型；
[0024] 圖8 (s04 (p02)，s01 (p3))的可選裝配公差類型；
[0025] 圖9對開齒輪箱公差標注圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面以某一對開齒輪箱為例來說明方法的實施過程。該部件是由箱體、箱蓋、齒輪 軸和襯套組成，并在該圖中標明了相關的尺寸信息。裝配后軸肩與左邊襯套端面間有一定 的間隙為A。，已知各個零件的基本尺寸和公差（單位:_)，裝配公差綜合自動生成流程見 圖1。
[0027] 步驟1 :構建產(chǎn)品的三維裝配模型。根據(jù)產(chǎn)品的功能要求及各零件的理想尺寸，在 SolidWorks構建對開齒輪箱的三維裝配模型，其局部視圖見圖2。
[0028] 步驟2 :解裝配產(chǎn)品的三維裝配模型。根據(jù)對開齒輪箱的結(jié)構，對其三維裝配模型 進行解裝配，分解成5個零件。
[0029] 步驟3 :提取零件之間的裝配約束關系。從產(chǎn)品三維裝配模型中提取出各零件之 間的裝配約束關系。
[0030] 步驟4 :提取各零件的裝配特征表面。將產(chǎn)品三維模型中的各個零件進一步分解 為15個裝配特征表面，在此基礎上提取出各零件的裝配特征表面。零件Pl、p2、p3、？ 4和p 5 的裝配特征表面見圖3。
[0031] 步驟5 :裝配公差綜合本體類和屬性的構建。通過分析公差綜合領域知識，構建裝 配公差綜合本體的類和屬性。本體中類之間的層次關系見圖4,對象屬性之間的層次關系見 圖5。
[0032] 步驟6:構建表示零件之間的裝配約束關系的斷言公理集。根據(jù)步驟3提取到的零 件之間的裝配約束關系，構建表示零件之間裝配約束關系的斷言公理集其中Part表 示零件，has-ACR表示兩個零件之間存在裝配約束關系。
[0034] 步驟7 :構建表示裝配特征表面之間約束關系的斷言公理集。根據(jù)步驟4中各零 件的裝配特征表面和步驟6表示零件之間裝配約束關系的斷言公理集，構建表示裝配特征 表面之間約束關系的斷言公理集。由步驟6構建的斷言公理集知，與p 3有裝配約束關 系的零件