尺寸完备性检查和公差设计与优化技术一直是CAD、CAPP与CAT领域的重要研究内容。随着计算机技术的快速发展和数字化工厂的逐步推进,产品制造信息逐步由传统二维标注的工程图纸向三维标注的数字化模型发展。三维尺寸标注作为数字化定义技术和无纸化设计与生产的关键环节,直接影响产品的加工、测量以及装配等各环节,实现尺寸标注信息的完备性检查与尺寸公差的优化设计对于提高产品设计效率与质量性能具有重要的意义。本文基于船舶制造业的生产现状与实际需求,结合船用柴油机关键件的特点,搭建了基于三维MBD模型的尺寸完备性检查和公差优化设计系统的体系结构,在充分调研现有技术研究现状的基础上对两项关键技术展开了具体研究。课题的主要研究工作和成果包括以下几点:(1)针对尺寸冗余与尺寸缺失两种尺寸标注错误形式提出具体检查方法,通过尺寸的虚拟分解和三维尺寸标注转换模型的构建,将非线性尺寸的检查转换为线性尺寸的检查,将三维空间尺寸的检查转换为二维平面尺寸的检查。运用计算机实现三维模型自动化的尺寸完备性检查,确保尺寸标注的准确性,提高设计效率。(2)根据尺寸链的定义,结合其所具备的封闭性与相关性等特点,以尺寸标注节点为搜索单元,以尺寸矢量方向为判断依据,实现复杂尺寸链的自动提取与增减环的判断,生成公差设计函数,为后续公差优化设计提供依据。(3)分析现有公差分析与公差分配方法的不足,建立适用于船用柴油机关键件的公差-成本模型,综合考虑加工工艺、制造成本、装配性能、设备工况等多种影响因素,运用粒子群算法实现基于尺寸链的多目标公差优化分配的求解。(4)在上述理论基础上,完成尺寸完备性检查及公差优化设计软件系统的自主研发,包括软件功能模块设计和界面设计。运用NX二次开发工具并结合Visual Studio、Matlab等编程工具,初步实现了尺寸完备性检查及公差设计的原型系统,并验证了功能模块的实用性和有效性。