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

基本信息

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

项目摘要

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，我们首先对目前开发的皮肤模型形状生成方法进行了实验验证。我们定量比较了实际加工的多组真实表面和使用所提出的方法生成的一组伪表面。评估方法使用与现有表面粗糙度参数Sa、Sz、Sq、Ssk和Sku类似的参数。结果，除Ssk对应的参数外，变异系数均在5%以内，可见伪曲面生成成功。我们还开发了一种构建长方体组件模型的方法。在由6个曲面模型组成的长方体的12边连接处，存在这样的问题：如果使用局部优化连续连接曲面模型，则曲面模型之间的间隙将集中在一处。我们使用全局优化方法解决了这个问题。该结果已在国际会议计算机辅助公差 (CIRP) 上公布。此外，按照计划，我们计算了由非理想皮肤模型形状制成的两个部件的接触状态，计算了间隙，并分析了光学质量特性的变化。具体来说，我们分析了圆柱对中的平移和姿势游隙，以及 2 孔、2 轴配合部件中的游隙，并定量和直观地显示了与假设理想形状的分析结果的差异。还证实了不同尺寸和类型的凹凸对产品性能有不同的影响。作为光学产品的应用示例，在简单的镜头系统中，我们计算了当镜头的复曲面和镜头支架彼此耦合时发生的姿态变化，并对焦点位置的变化进行了统计分析。我们还分析了构成皮肤模型形状的点云数量（采样数量）对平面与均匀姿势变化的影响。