非理想モデルを用いた公差解析の開発と総合的品質設計への展開

使用非理想模型进行公差分析的开发及其在综合质量设计中的应用

• 批准号: 20K04225
• 负责人: 大塚 章正
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo University of Science, Yamaguchi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04225/
• 关键词: 公差; Skin model shapes; 形状モデリング; 加工痕; 公差解析; 幾何公差; サーフェス接続; 最適化; シミュレーション; 公差; Skin model shapes; 形状モデリング; 加工痕; 公差解析; 幾何公差; サーフェス接続; 最適化; シミュレーション

本年度はまず、これまで開発してきたSkin Model Shapesの生成手法の実験的検証を行った。実際に加工した複数の実表面群と、提案手法を用いて生成した擬似表面群を定量的に比較した。評価法としては、既存の表面粗さパラメータSa, Sz, Sq, Ssk, Sku に類するパラメータを用いて評価した。その結果、Sskに対応するパラメータを除いて変動係数は5％以内となり、擬似表面が良好に生成できていると結論づけられた。また、直方体部品モデルの構築法を開発した。表面モデルを6枚貼りあわせた直方体の12辺の接続部において、局所最適化で逐次接続すると表面モデル同士の隔たりが一か所に集中する問題がある。これを大域的最適化手法を用いて解決した。この成果は国際会議Computer Aided Tolerancing (CIRP)で発表された。また、計画書の予定通り、非理想形状であるSkin Model Shapesからなる2個の部品の接触状態を計算し、ガタの計算や光学的品質特性のばらつき解析などを行った。具体的には、円筒対偶における並進と姿勢のガタ解析、2穴2軸の勘合部品におけるガタ解析を行い、理想形状を想定して解析した結果との差が定量的かつ視覚的に示された。凹凸の大きさや種類が異なると、製品性能への影響度が異なることも確認された。光学製品への応用例では、簡易なレンズ系において、レンズとレンズフォルダの円環面対の平面対偶で生じる姿勢変化を計算し、焦点位置のばらつきを統計的に分析した。また、平面対偶の姿勢変化に対するSkin Model Shapesを構成する点群の数（サンプリング数）の影響を分析した。

今年，我们首先对迄今为止开发的皮肤模型的生成方法进行了实验验证。我们定量比较了使用所提出的方法生成的伪表面基团实际处理的多个实际表面基团。作为评估方法，评估了现有参数，例如SA，SZ，SQ，SK和SKU。结果，除了与SSK相对应的参数外，变异系数在5％以内，得出的结论是产生了伪表面。我们还开发了一种构建矩形并行ip折段模型的方法。当通过局部优化依次连接的六个表面模型的矩形平行教的12个侧面连接时，表面模型之间的缝隙集中在一个位置。使用全局优化技术解决了这一点。结果是在国际计算机辅助公差会议（CIRP）上提出的。此外，按计划中计划，计算了由非理想形状的皮肤模型形状制成的两个部分的接触状态，并进行了拨浪道计算和分析光学质量特征的变化。具体而言，圆柱对中翻译和姿势分析的结果之间的差异，甚至是对两孔轴的互锁部分的拨浪鼓分析，都在数量上且视觉上显示。还已经确认，不同的尺寸和类型的不平衡将对产品性能产生不同的影响。在光学产品的应用示例中，在简单的透镜系统中，计算了镜头面孔和镜头文件夹的折磨面发生的姿势变化，并对焦点位置的变化进行了统计分析。此外，分析了构成皮肤模型的点云数（采样数）对平面对姿势变化的影响。