[发明专利]一种基于最大熵理论的装配工艺优化方法

说明书

本发明公开了一种基于最大熵理论的装配工艺优化方法，属于制造质量预测与优化领域。该方法的步骤包括：首先针对待测零件进行测量建模；其次输入初始装配工艺参数；然后对零件进行力学仿真计算，精度计算和熵值计算：再判断装配后的零件是否满足精度要求：若不满足则在边界条件范围内改变初始装配工艺参数，返回进行迭代计算；若满足则将该装配工艺参数保存在满足精度要求的装配工艺参数集合中；最后判断计算过的装配工艺参数是否完全覆盖边界条件所包含的参数范围，如果不满足，改变初始装配工艺参数返回进行迭代计算；如果满足，选择熵最大的参数为最优的装配工艺参数；本发明适用于有高精度，高稳定性要求的精密机械系统。

技术领域

本发明属于制造质量预测与优化领域，具体涉及一种基于最大熵理论的装配工艺优化方法。

背景技术

在精密机械系统中，零件的形状误差分布和装配工艺参数不同将造成零件配合面之间不同的接触状态。在一定的装配力作用下，由接触面的不同接触状态会引起零件产生变形误差，从而导致不同的几何装配误差。此外，由非均匀接触引起非均匀应力场，会随着时间、温度和力学环境的变化释放能量，使装配精度发生变化。研究表明，对于精度要求较低的机械系统来说，形状误差对装配精度的影响问题并不显著，但对于精密机械系统而言，形状误差将对装配精度产生重大影响。传统的形状误差评定方法无法揭示形状误差分布对装配精度的影响关系。对于精密机械系统而言，装配接触面的接触状态和接触应力分布将对装配精度产生重大影响。传统的以最小包容面为基础的装配工艺优化模型只能完成统计意义上的装配工艺计算，并不考虑精密机械系统单件小批量的生产中每个零件误差的特殊性，因而不适用于有高精度，高稳定性要求的精密机械系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于最大熵理论的装配工艺优化方法，通过计算装配系统的装配精度和熵值进行多目标装配工艺优化，适用于有高精度，高稳定性要求的精密机械系统。

一种基于最大熵理论的装配工艺优化方法，包括如下步骤：

步骤一，针对待测零件进行测量建模；

步骤二，输入初始装配工艺参数，在当前装配能力可以达到的最大和最小的装配工艺参数的范围内选择初始装配工艺参数，并输入三维实体装配模型；

步骤三，对零件进行力学仿真计算，精度计算和熵值计算：

在仿真软件中设置材料参数和接触条件参数，并进行装配应力分析，得到零件的节点坐标和单元的应变能；

对装配系统精度进行计算，根据零件节点坐标，计算零件实际位置与理想位置之间的偏差，并根据零件间的装配关系和精度要求，计算几何装配误差；

对零件接触面的熵值进行计算，根据单元的应变能计算零件接触面的熵值；

步骤四，判断装配后的零件是否满足精度要求：

若不满足条件，则以当前装配能力可以控制的装配参数最小变化量为步长，在边界条件范围内改变初始装配工艺参数，返回步骤三在力学仿真软件中进行迭代计算；

若满足条件，则将该装配工艺参数保存在满足精度要求的装配工艺参数集合中；

步骤五：判断计算过的装配工艺参数是否完全覆盖了边界条件所包含的参数范围，如果不满足，在边界条件范围内改变初始装配工艺参数，返回步骤三在力学仿真软件中进行迭代计算；如果满足，选择熵最大的参数为最优的装配工艺参数；

步骤六：完成最大熵的装配工艺参数优化。

进一步地，所述步骤一中测量建模具体过程是：针对待测零件，以其中随机一点为原点o、以垂直于待测零件表面的方向为z轴、以平行于待测零件表面建立xoy面，由此建立测量坐标系oxyz，采用三坐标测量机对待测零件表面进行测量，并使用测量点数据，建立反映待测零件表面真实形貌的三维实体模型，对三维实体模型进行有限元单元网格划分，将测量的三维实体模型装配。