[发明专利]一种基于公差等级和遗传算法的公差优化分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于公差等级和遗传算法的公差优化分配方法，它主要用于产品设计中利用现代智能优化算法对零件的公差进行分配，属于计算机辅助公差设计技术领域。

背景技术

常用的公差分配方法有等公差法、等精度法和基于遗传算法的公差分配，但由于等公差法和等精度法并没有考虑公差加工成本的问题，没有达到优化的目的，故本发明基于遗传算法进行公差优化分配。

在传统的采用遗传算法进行公差优化分配是对各公差环的公差值进行编码，其缺点是：(1)二进制编码符号串的长度较长，并且其与公差值的精度要求有关，精度要求越高，编码符号串的长度越长，降低了运算效率；(2)优化的解不符合公差标准，甚至可能出现超过现有机加工能力的情况。

本发明以我国制定的国家标准为基础进行公差等级编码，并进一步进行公差优化分配。

发明内容

1、目的：本发明的目的在于提供一种基于公差等级和遗传算法的公差优化分配方法，它克服了现有技术的不足，以解决现有公差分配结果加工成本高及分配的公差值不是标准公差值等问题。

2、技术方案：本发明一种基于公差等级和遗传算法的公差优化分配方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：建立公差优化的数学模型；

公差优化是在满足装配功能要求的前提下，对误差累积路径中涉及的公差大小进行合理分配，使得各公差的加工成本之和最低。根据这一定义建立公差优化的数学模型。

公差优化的数学模型为：

目标函数：min[Σi=1nCi(ti)]]]>

约束条件：t_i＝T_sj

e＝e(α_i，β_i，γ_i，u_i，v_i，w_i；t_i)

其中，C_i(t_i)表示公差t_i的加工成本函数，n表示误差累积路径中涉及的公差个数，j表示t_i的公差等级，T_sj表示公差等级为j时该几何公差对应的标准公差值，e＝e(α_i，β_i，γ_i，u_i，v_i，w_i；t_i)为误差累积函数，α_i，β_i，γ_i分别为公差特征沿x，y，z轴转动方向的微小变动，u_i，v_i，w_i分别为公差特征沿x，y，z轴平动方向的微小变动。

步骤二：建立标准公差数据库；

公差标准库的主要功能是根据公差类型、尺寸及公差等级来查询数据库从而得到对应的公差，进而作为公差-成本函数的自变量来求得对应的加工成本。标准公差数据库中包括尺寸标准公差、孔和轴的基本偏差及几何公差的公差值。根据GB/T 1800.3-1998和GB/T1800.4-1999将标准公差值表和基本偏差值表存储到数据库中，根据GB/T 1184-1996将各种类型的几何公差值表分别存储到数据库中。

步骤三：基于公差等级进行编码；

本发明以各公差的公差等级编号组合作为最后的编码。

对于尺寸公差，国家标准根据不同的应用场合把公差分为20个等级，从高到低分别用IT01，IT0，IT1～IT18表示。

对于几何公差，根据GB/T 1184-1996应分情况考虑。

(1)直线度和平面度。分为1～12共12个公差等级，其中6，7，8，9为常用公差等级。

(2)圆度和圆柱度。分为0～12共13个公差等级，其中7，8，9为常用公差等级。