一種尺寸鏈的智能計算方法
【專利摘要】本發明公開了一種尺寸鏈的智能計算方法，屬于機械精度設計領域。該方法具體為：以待加工零件的工序尺寸加工時的基準面作為起點，以被加工面作為終點，建立尺寸向量，分為封閉尺寸向量c和組成尺寸向量；尺寸向量以正負符號表示方向；以封閉尺寸向量的起點和終點為初始的兩比較點，按照工序距離封閉尺寸向量由近至遠的順序分別與各尺寸向量的終點進行比較，相同時則更新比較點，直至兩比較點相同，獲取相同時兩比較點所在尺寸向量a和b，建立尺寸向量方程，將c置于方程一邊，將a和b置于方程另一邊并相加；求解未知尺寸向量。使用該方法能夠突破傳統尺寸式法尺寸容量的限制，適用于三維尺寸的尺寸鏈的計算機存儲和計算。
【專利說明】一種尺寸鏈的智能計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及尺寸鏈的計算方法，屬于機械精度設計領域，具體涉及一種適于計算 機應用的尺寸鏈智能計算方法。
【背景技術】
[0002] 機械加工過程中，零件各個尺寸都會有誤差，而這些誤差與尺寸間的關系就會形 成工藝尺寸鏈。加工過程中，工序多，尺寸也多，因此容易出現設計基準與工藝基準不重合 的現象，這時，需要進行尺寸的換算、合理確定工序尺寸及其公差。目前工藝尺寸鏈的計算 通常有尺寸跟蹤法、圖論法和尺寸式法。尺寸跟蹤法屬于圖解法，通過尺寸鏈圖表實現工 藝尺寸鏈組成環的搜索、分析、求解，其過程繁瑣、費時，人工計算容易出錯，而且很難利用 計算機實現自動運算。圖論法利用圖論的相關知識進行尺寸鏈的求解，尺寸鏈的表示相對 于尺寸跟蹤法直觀許多，但是計算機的求解運算仍然很繁復。尺寸式法利用尺寸式表示尺 寸的相互關系，能夠發揮計算機的優勢，實現計算機的自動運算，但是所表示的尺寸容量有 限，而且基本上用于解算平面尺寸鏈，在三維工藝日益興起的今天，很難適應復雜零件的眾 多三維尺寸的尺寸鏈求解。
[0003] 為了適應三維工藝的發展需要，充分利用計算機實現工藝尺寸鏈的智能計算，需 要建立適應計算機存儲和計算的數學模型和數據結構。
【發明內容】
[0004] 有鑒于此，本發明提供了一種尺寸鏈的智能計算方法，其目的是為了提供一種能 夠突破傳統尺寸式法尺寸容量的限制，適用于三維尺寸的尺寸鏈的智能計算方法，適合計 算機存儲和計算。
[0005] 為達到上述目的，本發明的技術方案為：
[0006] 第一步、針對待加工零件，根據其加工工序確定工序尺寸，以工序尺寸確定封閉環 和組成環，以工序尺寸加工時的基準面作為起點，以工序尺寸加工時的被加工面作為終點， 建立尺寸向量，封閉環的向量表示為封閉尺寸向量c，組成環的向量表示為組成尺寸向量。
[0007] 尺寸向量中以正負符號表不方向，符號為正的為增向量，符號為負的為減向量。
[0008] 第二步、設置比較點1和比較點2,并以封閉尺寸向量的起點作為比較點1的初始 值，以封閉尺寸向量的終點作為比較點2的初始值。
[0009] 第三步、將所有尺寸向量按照其工序距離封閉尺寸向量遠近程度，由近至遠排序 編號分別為1?k ;選取尺寸向量i，其中i為其編號，初始值為1。
[0010] 第四步、將尺寸向量i的終點分別與比較點1和比較點2進行比較：
[0011] 若尺寸向量i終點與比較點1相同，則將比較點1更新為尺寸向量i的起點，執行 第五步；若尺寸向量i終點與比較點2相同，則將比較點2更新為尺寸向量i的起點，執行 第五步；若尺寸向量i的終點與比較點1和比較點2均不相同；則將i自增1重復執行第四 止 /J/ 〇
[0012] 第五步、判斷比較點1是否等于比較點2,若不相等，則將i自增1并返回第四步； 若相等則獲得此時比較點1所在尺寸向量a與比較點2所在尺寸向量b。
[0013] 第六步、建立尺寸向量方程，將封閉尺寸向量c置于尺寸向量方程一邊，將尺寸向 量a和b置于尺寸向量方程另一邊并相加。
[0014] 求解尺寸向量方程中的未知尺寸向量。
[0015] 進一步地，指定封閉尺寸向量c為增向量，則判斷所建立的尺寸向量為增向量或 者減向量的方法為：
[0016] 當一個尺寸向量的終點與另一個尺寸向量終點相同時，若兩個尺寸向量同向，增 減性亦相同；若兩個尺寸向量異向，則增減性相反；當一個尺寸向量的終點與另一個尺寸 向量起點相同時，若兩個尺寸向量同向，則增減性相反；若兩個尺寸向量異向，則增減性相 同。
[0017] 進一步地，尺寸向量的表達式為I蘭，其中X為該尺寸向量所表示的工序尺寸的值， XS和XI分對應為該尺寸向量所表示的工序尺寸的上偏差和下偏差。
[0018] 進一步地，尺寸向量a的表達式為其中A為該尺寸向量a所表示的工序 尺寸的值，AS和AI分對應為該尺寸向量a所表示的工序尺寸的上偏差和下偏差；尺寸 向量b的表達式為忠/，其中B為該尺寸向量b所表不的工序尺寸的值，BS和BI分對 應為該尺寸向量b所表示的工序尺寸的上偏差和下偏差；則尺寸向量a和b的加法為： = + ;尺寸向量a和b的減法為-禮=。
[0019] 有益效果：
[0020] 本發明提供了一種適合計算機存儲和計算的尺寸鏈智能計算方法，數學模型、數 據結構和求解方法。本發明將向量的概念引入到工藝尺寸鏈中，建立尺寸向量，利用尺寸向 量的基本運算實現尺寸鏈的計算與求解，并根據工藝尺寸鏈的特性，建立相關尺寸向量的 數學模型、運算法則、求解算法，實現計算機自動建立、求解工藝尺寸鏈。由于其數據結構采 用的是鏈表形式，因此突破了尺寸式法尺寸容量的限制，而且尺寸向量非常適合表示三維 尺寸，為求解三維工藝的尺寸鏈提供了一個有利的工具。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為組成環搜索算法流程圖；
[0022] 圖2為實施例2中階梯軸尺寸求解；
[0023] 圖3為實施例2中工序5不意圖；
[0024] 圖4為實施例2中工序10示意圖；
[0025] 圖5為實施例2中工序20示意圖；
[0026] 圖6為實施例2中尺寸鏈求解過程。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
[0028] 實施例1、
[0029] 第一步、針對待加工零件，根據其加工工序確定工序尺寸，以工序尺寸確定封閉環 和組成環，以工序尺寸加工時的基準面作為起點，以工序尺寸加工時的被加工面作為終點， 建立尺寸向量，封閉環的向量表示為封閉尺寸向量C，組成環的向量表示為組成尺寸向量。
[0030] 尺寸向量中以正負符號表不方向，符號為正的為增向量，符號為負的為減向量；實 際實施的過程中，可以選定一個方向為增向量方向，例如指定封閉尺寸向量c為增向量，則 判斷所建立的尺寸向量為增向量或者減向量的方法為：
[0031] 當一個尺寸向量的終點與另一個尺寸向量終點相同時，若兩個尺寸向量同向，增 減性亦相同；若兩個尺寸向量異向，則增減性相反；
[0032] 當一個尺寸向量的終點與另一個尺寸向量起點相同時，若兩個尺寸向量同向，則 增減性相反；若兩個尺寸向量異向，則增減性相同。
[0033] 第二步、設置比較點1和比較點2,并以封閉尺寸向量的起點作為比較點1的初始 值，以封閉尺寸向量的終點作為比較點2的初始值；
[0034] 第三步、將所有尺寸向量按照其工序距離封閉尺寸向量遠近程度，由近至遠排序 編號分別為1?k ;選取尺寸向量i，其中i為其編號，初始值為1 ;
[0035] 第四步、將尺寸向量i的終點分別與比較點1和比較點2進行比較：
[0036] 若尺寸向量i終點與比較點1相同，則將比較點1更新為尺寸向量i的起點，執行 第五步；
[0037] 若尺寸向量i終點與比較點2相同，則將比較點2更新為尺寸向量i的起點，執行 第五步；
[0038] 若尺寸向量i的終點與比較點1和比較點2均不相同；則將i自增1重復執行第 四步；
[0039] 第五步、判斷比較點1是否等于比較點2,若不相等，則將i自增1并返回第四步； 若相等則獲得此時比較點1所在尺寸向量a與比較點2所在尺寸向量b ;
[0040] 第六步、建立尺寸向量方程，將封閉尺寸向量c置于尺寸向量方程一邊，將尺寸向 量a和b置于尺寸向量方程另一邊并相加；
[0041] 求解尺寸向量方程中的未知尺寸向量。
[0042] 本實施例中提出了一種可行的尺寸向量的表達式，即將尺寸向量表達為，其 中X為該尺寸向量所表示的工序尺寸的值，XS和XI分對應為該尺寸向量所表示的工序尺 寸的上和下偏差。
[0043] 尺寸向量a的表達式為，其中A為該尺寸向量a所表不的工序尺寸的值，AS和 AI分對應為該尺寸向量a所表示的工序尺寸的上和下偏差；
[0044] 尺寸向量b的表達式為，其中B為該尺寸向量b所表不的工序尺寸的值，BS和 BI分對應為該尺寸向量b所表示的工序尺寸的上和下偏差；則尺寸向量a和b的加法為： < +拉=以+ ;尺寸向量a和b的減法為- 〇 (J
[0045] 實施例2、
[0046] 根據上述實施例1給出的方案，本實施例將以一個具體的階梯軸的工藝過程為例 對上述方案進行詳細說明：本實施例中采用的階梯軸如圖2所示，其工藝過程為：
[0047] 工序5 :精車B面和D面保證尺寸AB和BD，如圖3所示。
[0048] 工序10 :精車C面，保證尺寸AC，如圖4所示。
[0049] 工序15 :熱處理。
[0050] 工序20 :磨削A面保證尺寸40_ai，如圖5所示。
[0051] 在最后一道工序，需要同時保證尺寸140_a3，因此該尺寸向量即為封閉尺寸向量， 各組成環（尺寸向量）及其增減性的確定過程如下：
[0052] 設定比較點1為封閉尺寸向量6的起點D6，設定比較點2為封閉尺寸向量6的終 點A6,搜索最近的尺寸向量5,其終點C5與比較點I (D6)、比較點2 (A6)都不相等,搜索下一 個尺寸向量4,其終點A4等于比較點2 (A6)，則設置其起點B4為比較點2,尺寸向量4為組 成尺寸向量，與封閉尺寸向量同向，為增向量；搜索最近的尺寸向量3,其終點C3與比較點 I (D6)、比較點2 (B4)都不相等；搜索下一個尺寸向量2,其終點D2等于比較點I (D6)，則設置 其起點B2為比較點1,尺寸向量2為組成尺寸向量,與封閉尺寸向量反向，為增向量,此時比 較點I (B2)等于比較點2 (B4)，結束搜索。
[0053] 經過搜索后，尺寸向量2和尺寸向量4是組成尺寸向量，均為增向量，尺寸向量6 是封閉尺寸向量，于是，列尺寸向量方程
[0054] HO003 =40°01+BD^s
[0055] 方程兩邊同時減去4C1 ,得
[0056] =HO003 ~40oai =IOO002
[0057] 綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。 凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的 保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種尺寸鏈的智能計算方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 第一步、針對待加工零件，根據其加工工序確定工序尺寸，以工序尺寸確定封閉環和組 成環，以工序尺寸加工時的基準面作為起點，以工序尺寸加工時的被加工面作為終點，建立 尺寸向量，封閉環的向量表示為封閉尺寸向量C，組成環的向量表示為組成尺寸向量； 尺寸向量中以正負符號表不方向，符號為正的為增向量，符號為負的為減向量； 第二步、設置比較點1和比較點2,并以封閉尺寸向量的起點作為比較點1的初始值，以 封閉尺寸向量的終點作為比較點2的初始值； 第三步、將所有尺寸向量按照其工序距離封閉尺寸向量遠近程度，由近至遠排序編號 分別為1?k;選取尺寸向量i，其中i為其編號，初始值為1 ; 第四步、將尺寸向量i的終點分別與比較點1和比較點2進行比較： 若尺寸向量i終點與比較點1相同，則將比較點1更新為尺寸向量i的起點，執行第五 [K 少； 若尺寸向量i終點與比較點2相同，則將比較點2更新為尺寸向量i的起點，執行第五 [K 少； 若尺寸向量i的終點與比較點1和比較點2均不相同；則將i自增1重復執行第四步； 第五步、判斷比較點1是否等于比較點2,若不相等，則將i自增1并返回第四步；若相 等則獲得此時比較點1所在尺寸向量a與比較點2所在尺寸向量b; 第六步、建立尺寸向量方程，將封閉尺寸向量c置于所述尺寸向量方程一邊，將尺寸向 量a和b置于所述尺寸向量方程另一邊并相加； 求解所述尺寸向量方程中的未知尺寸向量。
2. 如權利要求1所述的一種尺寸鏈的智能計算方法，其特征在于，指定所述封閉尺寸 向量c為增向量，則判斷所建立的尺寸向量為增向量或者減向量的方法為： 當一個尺寸向量的終點與另一個尺寸向量終點相同時，若兩個尺寸向量同向，增減性 亦相同；若兩個尺寸向量異向，則增減性相反； 當一個尺寸向量的終點與另一個尺寸向量起點相同時，若兩個尺寸向量同向，則增減 性相反；若兩個尺寸向量異向，則增減性相同。
3. 如權利要求2所述的一種尺寸鏈的智能計算方法，其特征在于，所述尺寸向量的表 達式為夂蘭，其中X為該尺寸向量所表示的工序尺寸的值，XS和XI分對應為該尺寸向量所 表示的工序尺寸的上偏差和下偏差。
4. 如權利要求2所述的一種尺寸鏈的智能計算方法，其特征在于，所述尺寸向量a的表 達式為,其中A為該尺寸向量a所表示的工序尺寸的值，AS和AI分對應為該尺寸向量 a所表示的工序尺寸的上偏差和下偏差； 所述尺寸向量b的表達式為忠f,其中B為該尺寸向量b所表示的工序尺寸的值，BS和BI分對應為該尺寸向量b所表不的工序尺寸的上偏差和下偏差；貝U尺寸向量a和b的加法 為'
;尺寸向量a和b的減法為」
【文檔編號】G06F19/00GK104408285SQ201410578599
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】焦黎, 劉學斌, 王西彬 申請人:北京理工大學