本發(fā)明涉及一種基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，屬于航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件容差仿真。

背景技術(shù)：

1、先進(jìn)復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、性能可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞斷裂性能好、耐腐蝕和易于整體成型復(fù)雜構(gòu)件等優(yōu)點(diǎn)，是航空、航天飛行器的主要結(jié)構(gòu)材料之一。民用飛機(jī)上大量采用了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，部分復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件具有復(fù)雜的幾何形狀，如大曲率結(jié)構(gòu)件、橢圓形結(jié)構(gòu)件等。在容差仿真模型的構(gòu)建過(guò)程中，零件特征及方向的選擇對(duì)模型的準(zhǔn)確性具有決定性的影響，傳統(tǒng)的零件仿真模型構(gòu)建相對(duì)于大曲率結(jié)構(gòu)件的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度較差。傳統(tǒng)的尺寸鏈分析方法在處理大曲率容差問(wèn)題不夠準(zhǔn)確，因此需要新的分析工具及建模方法來(lái)提高分析的準(zhǔn)確性和效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)大曲率復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件傳統(tǒng)容差仿真分析方法準(zhǔn)確度較差的問(wèn)題，發(fā)明了一種基于vsa軟件的容差仿真建模及分析方法，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的容差分析，解決了大曲率復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件傳統(tǒng)尺寸鏈容差分析準(zhǔn)確度低的問(wèn)題。

2、技術(shù)方案。一種基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，包括：

3、s1.基于vsa軟件構(gòu)建待分析的大曲率結(jié)構(gòu)件分析模型；

4、s2.基于總體要求設(shè)定大曲率結(jié)構(gòu)件的控制目標(biāo)；

5、s3.對(duì)所述大曲率結(jié)構(gòu)件分析模型各零組件的各裝配基準(zhǔn)及特征基于實(shí)際工藝能力賦予公差值；

6、s4.對(duì)賦予公差值的大曲率結(jié)構(gòu)件分析模型進(jìn)行蒙特卡洛仿真計(jì)算，得到第一輪仿真結(jié)果；

7、s5.分析第一輪仿真結(jié)果的誤差情況。

8、前述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法中，還包括：步驟s6.基于步驟s5分析的誤差情況進(jìn)行迭代，直至得到滿足公差要求、具備經(jīng)濟(jì)性的容差分配方法。

9、前述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法中，步驟s1的模型構(gòu)建過(guò)程如下：

10、s11.將大曲率結(jié)構(gòu)件的幾何模型導(dǎo)入vsa軟件；

11、s12.在vsa軟件對(duì)大曲率結(jié)構(gòu)件劃分裝配單元；

12、s13.根據(jù)步驟s12的劃分情況，確定裝配過(guò)程中大曲率結(jié)構(gòu)件各零組件的裝配順序及裝配工藝路線；

13、s14.根據(jù)步驟s13的裝配順序及裝配工藝路線，確定各零組件的裝配基準(zhǔn)、裝配特征和裝配定位方法；

14、s15.基于各零組件的裝配順序、裝配工藝路線、裝配基準(zhǔn)、裝配特征和裝配定位方法，創(chuàng)建相應(yīng)工裝特征。

15、前述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法中，s12中，根據(jù)設(shè)計(jì)分離面、工藝分離面或裝配可達(dá)性進(jìn)行裝配單元?jiǎng)澐帧?/p>

16、前述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法中，s14中，裝配基準(zhǔn)、裝配特征和裝配定位方法的確定過(guò)程如下：

17、選擇3點(diǎn)2孔限制大曲率結(jié)構(gòu)件的自由度；其中所述的3點(diǎn)構(gòu)成基準(zhǔn)a，其余2孔分別構(gòu)成基準(zhǔn)b和基準(zhǔn)c；所述的3點(diǎn)分布在航向方位占據(jù)最穩(wěn)定三角形；2孔對(duì)應(yīng)分布在大曲率結(jié)構(gòu)件展向上的兩端。

18、前述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法中，還包括：s16.基于創(chuàng)建的工裝特征，在vsa軟件中定義各零組件及工裝的裝配操作。

19、前述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法中，步驟s4中，所述的第一輪仿真結(jié)果包括各控制目標(biāo)對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果、影響因子和敏感度。

20、前述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法中，步驟s5的分析過(guò)程如下：基于所述的影響因子和敏感度，分析各測(cè)量結(jié)果的誤差情況；若測(cè)量結(jié)果超差，則調(diào)整裝配路線順序或加嚴(yán)零件公差要求；若測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)符合要求，則放松公差要求。

21、有益效果：本發(fā)明所涉及的大曲率復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法在大曲率復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件裝配領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用價(jià)值，可提高裝配的經(jīng)濟(jì)效益。

22、傳統(tǒng)尺寸鏈分析是通過(guò)分析相互連接的尺寸形成一個(gè)封閉的尺寸組，通常采用極值法或統(tǒng)計(jì)法來(lái)計(jì)算尺寸公差。在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中，如大曲率結(jié)構(gòu)件，由于具有幾何非線性的特性，累計(jì)誤差的計(jì)算非常復(fù)雜；且大曲率結(jié)構(gòu)件在裝配過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力分布，尺寸鏈的分析難以考慮此種情況，難以計(jì)算出準(zhǔn)確的容差并給出容差分配方案，僅能通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或加嚴(yán)零組件公差要求來(lái)達(dá)到控制目標(biāo)。而本發(fā)明利用vsa軟件進(jìn)行容差仿真，結(jié)合蒙特卡洛方法，通過(guò)計(jì)算大量隨機(jī)樣本來(lái)模擬制造過(guò)程的變異性，從而提供更為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)結(jié)果。此外，本發(fā)明通過(guò)vsa容差仿真還可以考慮零組件裝配順序，裝配定位基準(zhǔn)的選擇對(duì)結(jié)果的影響，仿真結(jié)果更加準(zhǔn)確。

23、對(duì)于某型號(hào)雷達(dá)罩撐桿支座位置度，控制目標(biāo)為φ1.0mm，根據(jù)傳統(tǒng)尺寸鏈分析及裝配經(jīng)驗(yàn)，為保證裝配后的撐桿支座位置度滿足控制目標(biāo)要求，撐桿支座機(jī)加時(shí)應(yīng)滿足通孔位置度0.2mm，定位面輪廓度0.2mm。而通過(guò)本發(fā)明仿真，在滿足控制目標(biāo)要求下，撐桿支座機(jī)加時(shí)通孔位置度0.4mm，定位面輪廓度0.4時(shí)即可滿足要求，無(wú)需加嚴(yán)控制，從而提高撐桿支座加工經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)特征：

1.一種基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，其特征在于，還包括：步驟s6.基于步驟s5分析的誤差情況進(jìn)行迭代，直至得到滿足公差要求、具備經(jīng)濟(jì)性的容差分配方法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，其特征在于，步驟s1的模型構(gòu)建過(guò)程如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，其特征在于，s12中，根據(jù)設(shè)計(jì)分離面、工藝分離面或裝配可達(dá)性進(jìn)行裝配單元?jiǎng)澐帧?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，其特征在于，s14中，裝配基準(zhǔn)、裝配特征和裝配定位方法的確定過(guò)程如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，其特征在于，還包括：s16.基于創(chuàng)建的工裝特征，在vsa軟件中定義各零組件及工裝的裝配操作。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，其特征在于，步驟s4中，所述的第一輪仿真結(jié)果包括各控制目標(biāo)對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果、影響因子和敏感度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于vsa的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，其特征在于，步驟s5的分析過(guò)程如下：基于所述的影響因子和敏感度，分析各測(cè)量結(jié)果的誤差情況；若測(cè)量結(jié)果超差，則調(diào)整裝配路線順序或加嚴(yán)零件公差要求；若測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)符合要求，則放松公差要求。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于VSA的大曲率結(jié)構(gòu)件容差仿真分析方法，包括：S1.基于VSA軟件構(gòu)建待分析的大曲率結(jié)構(gòu)件分析模型；S2.基于總體要求設(shè)定大曲率結(jié)構(gòu)件的控制目標(biāo)；S3.對(duì)所述大曲率結(jié)構(gòu)件分析模型各零組件的各裝配基準(zhǔn)及特征基于實(shí)際工藝能力賦予公差值；S4.對(duì)賦予公差值的大曲率結(jié)構(gòu)件分析模型進(jìn)行蒙特卡洛仿真計(jì)算，得到第一輪仿真結(jié)果；S5.分析第一輪仿真結(jié)果的誤差情況。本發(fā)明解決了大曲率復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件傳統(tǒng)尺寸鏈容差分析準(zhǔn)確度低的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：仲鈺,曹誠(chéng),王琦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司濟(jì)南特種結(jié)構(gòu)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21