离心压缩机叶轮主动再制造设计和时机调控方法

针对目前再制造中零部件经常出现的“滞后再制造”或“提前再制造”问题,提出了离心压缩机叶轮主动再制造设计和时机调控方法。选取关键零部件特征结构,结合疲劳寿命理论和叶轮设计基础,建立结构与服役性能的映射模型,实现关键零部件的主动再制造设计。通过优化特征结构参数,改变零部件服役寿命和再制造临界点,并与产品综合性能劣化拐点相匹配,完成零部件主动再制造时机调控。以PCL8L型叶轮为例,基于构建的叶轮特征结构(出口安放角、入口安放角和后缘厚度)与寿命之间的量化关系模型,在当前定期维护需求下,通过理论计算和仿真分析,验证了主动再制造设计和时机调控方法的可行性。     

基于失效模式传递网络模型的产品再制造模块化方法

绿色再制造是支持再循环经济的关键技术，而产品模块化可以有效促进再制造，提高产品再利用性。针对绿色再制造的产品模块化问题，提出一种基于失效模式传递网络模型的产品模块化方法。分析产品零部件失效模式，构建了失效模式—循环再利用方式传递网络模型，应用模糊集合理论构造不同层次之间的模糊关系矩阵，通过逐层映射以判析各零部件的循环再利用方式。综合分析零部件间功能—结构的关联关系及再制造特性的关联关系，考虑到产品寿命终结阶段再制造性指标的信息不完整性和模糊性，建立了综合关联矩阵。以零部件功能和结构的关联关系为聚类基础，基于传递闭包的聚类算法，获得不同的零部件聚类方案，建立产品模块化层次结构，以模块独立性和再制造性的最小描述长度为准则，实现模块的合理划分。以永磁减速起动机为例，验证了所提方法的有效性。     

基于设计矩阵和熵的可再制造性量化评价方法

针对目前没有可供设计工程师在产品开发阶段方便应用的可再制造性量化评价工具的现状,提出了基于信息熵的可再制造性评价方法。根据产品生命周期结束后的功能需求和相对应的设计参数,建立面向再制造过程的设计矩阵。以信息熵理论和再制造工艺特点为基础,分别提出产品再制造功能熵、设计参数熵和可再制造性熵值的计算公式,最终实现可再制造性的量化评价。以连轧线喷淋设备的水管为例,进行了可再制造性熵值计算。     

基于结构和性能相似度分析函数的机械产品优化设计方法

从结构设计角度出发,分析了主动再制造模式下的产品服役性能要求及其关键零部件的设计需求。通过分析设计参数与服役性能的映射关系,采用支持向量机（SVM）方法构建了性能相似度分析函数。基于结构和性能相似度分析函数,提出了面向主动再制造的零部件结构优化设计方法,实现对再制造时域的优化调整。最后以叶轮零件为例,验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于寿命匹配函数的主动再制造设计方法

针对产品主动再制造时其关键零件往往存在“提前再制造”或“滞后再制造”的问题,提出了寿命匹配函数的概念。通过研究不同特征结构参数组合下关键零件主动再制造时机的变化,建立了关键零件主动再制造时机与特征结构参数的映射关系,并引入寿命匹配因子作为寿命匹配完成的标志。提出了基于寿命匹配函数的主动再制造设计方法,根据寿命匹配函数,优化特征结构参数,实现关键零件与产品主动再制造时机的匹配。最后,以某型号柴油机为例进行寿命匹配,验证了该方法的有效性和可行性。     

支持再制造升级的机械产品绿色模块划分方法研究

针对产品过时或淘汰造成的资源无法有效回收利用问题,对机械产品再制造升级的性能需求进行了研究,提出了一种基于设计结构矩阵的产品绿色模块划分方法。定义了产品零部件之间的功能、结构、回收模式等再制造升级的绿色属性;根据层次分析法计算得出了各属性的所占权重,在此基础上建立了产品零件的综合关联度矩阵;根据产品的设计需求、经济性和环境属性等要求,基于全链接层次聚类法进行了模块聚类,得到了机械产品可再制造升级模块划分方案;最后,以永磁同步曳引机为研究对象,对所提方法的可行性进行了验证。研究结果表明:该方法能有效地对机械产品进行可再制造升级模块划分,模块内部零件之间的联系紧密,且具有很高的装配性,模块之间又有很高的独立性,易于机械产品的再制造升级。     

现代产品主动再制造理论与设计方法

再制造是再循环的最佳形式,但被动再制造毛坯数量和质量上的不确定阻碍了再制造工程的产业化。针对目前研究中仍存在的问题,提出主动再制造的概念,在分析产品再制造与其寿命周期的关系基础上,阐述主动再制造理论,介绍主动再制造中的相关概念,归纳主动再制造的主要特征。同时为了更加合理地实现主动再制造,针对产品中零部件间的关系,进行主动再制造设计的探讨,建立主动再制造设计理论与设计方法框架,阐述主动再制造设计的基础理论和基本流程,并且对应于主动再制造设计中的产品级设计、零部件级设计和结构级设计分别提出了寿命匹配、结构功能梯度和冗余强度,并进行了综合分析。以发动机曲轴-连杆系统为例,进行了主动再制造设计,结果表明,提出的设计理论与设计方法是有效、可行的。     

面向主动再制造的产品模块化设计方法

针对面向主动再制造的产品模块化问题,提出了模块化设计流程,结合产品生命周期各阶段特性,从材料的选择与配置、再制造加工性能、使用与维护性、经济性、功能物理可行性等方面制订产品主动再制造模块划分准则。结合模糊动态聚类分析方法,构建产品零部件相似性矩阵,进行产品零部件模块划分,并基于模块内/模块间关联度分析,选取最优阈值,实现模块优化。最后以某款洗碗机产品为例,验证了该方法的有效性。     

应用TRIZ的主动再制造绿色创新设计研究

针对主动再制造设计过程中的创新问题,提出一种应用发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的主动再制造绿色创新设计方法。将TRIZ技术冲突解决原理和环境化质量功能配置方法相结合,建立再制造设计参数与TRIZ工程参数之间的映射关联,在再制造设计需求驱动下进行零部件再制造设计改进。分析存在的主动再制造设计冲突,建立主动再制造绿色创新设计知识关联与提取机制,给出TRIZ物理冲突解决原理与知识集成的主动再制造绿色设计冲突消解方法,并从再制造性能、生命周期能耗及成本三方面进行主动再制造绿色设计评价,同时开发相应的计算机辅助设计系统。通过设计方法与工具研发,以期提高主动再制造结构绿色设计改进的效率和成功率。最后通过变速箱输入轴系零部件的设计案例验证了该方法的可行性。     

基于可靠性建模的混凝土泵车结构臂可再制造性评估

废旧产品再制造评估是再制造开展的前提。目前的产品再制造性评估中,产品失效数据收集周期长,数据样本采集困难,零部件再制造前难以对其可靠性做出评估。论文以某公司泵车结构臂现场使用数据为基础,建立了结构臂的可靠性参数模型,提取其平均剩余寿命及可靠度数据,提出了一种基于结构臂平均剩余寿命的可再制造性评估方案,结合企业设定的可靠度阈值,对结构臂可再制造性做出综合评估,为混凝土泵车臂架再制造性决策提供依据。     

基于寿命匹配的零部件再制造优化设计方法

再制造毛坯是退役后的产品,其零部件存在状态不确定的问题,无法实现产品中配合零件的最佳利用,针对该问题提出了基于寿命匹配的零部件再制造优化设计方法。通过分析产品失效中所存在的“短板效应”,提出了零部件寿命均值匹配和倍数匹配的寿命匹配模式,并给出了相应的寿命匹配方法;建立了设计信息与服役特性映射模型及基于该映射模型的反馈设计机制;最后,以曲轴-轴套系统为例进行寿命匹配,对其初始设计参数进行面向再制造的改进,验证了所提方法的有效性和可行性。     

面向产品变型设计的模块划分方法

首先进行客户需求分析和功能分解,其次将功能映射到结构以确定结构元,通过对零部件功能和结构相关度分析,分别建立以下3个相关度矩阵——基于客户需求的零部件相关度矩阵、功能相关度矩阵和结构相关度矩阵,分配好各自的权重系数后,综合该3个矩阵建立综合相关度矩阵.由模糊聚类方法得到不同的划分方案.依据信息熵的思想,从面向产品变型设计的角度,提出以装配复杂度、客户参与变型设计复杂度、模块之间独立性与模块内部元素亲密度为优化目标,建立模块划分方案数学评价模型,从而得到较合理的划分方案.最后根据提出的3条调整准则对划分方案进行适当调整以符合实际需要.以电动双梁式桥式起重机中的桥架为例进行模块划分,验证划分方法.     

产品全生命周期主动再制造时域抉择方法

再制造是目前制造业中高价值机电产品循环利用的最佳方式,但传统再制造工程中再制造毛坯所存在的不确定性一定程度上阻碍了再制造工程的产业化应用。针对这一问题,阐述了机电产品在服役期间主动实施再制造的理念及内涵,并通过分析机电产品全生命周期服役价值,提出其主动再制造时域抉择方法。量化分析产品在制造、服役、再制造、再生服役等生命周期各阶段中服役性能演化规律,提出产品服役性能演化与服役价值的量化关系。基于产品在产品性能变化拐点的再制造性演化规律,建立产品主动再制造时域抉择模型。以某型号的六缸柴油机中关键零部件为对象,分析其主动再制造时机,以验证该方法有效性。     

支持再制造设计的产品失效模式信息传递模型

为将产品中具有再制造重用潜能的零部件及报废模式等信息反馈到设计过程以有效支持再制造设计,提出产品层次递阶失效模式传递链及其多色模型。通过分析报废产品的层次结构、失效模式、失效程度、回收决策等信息间的关联,构建了产品层次递阶失效模式传递链模型;为了便于计算机的表达与操作,应用多色集合理论对层次递阶失效模式传递链进行数学描述,形成失效模式信息传递多色模型;通过多色集合的围道布尔矩阵推理原理识别出可再制造零部件和报废模式;给出失效模式信息反馈支持下的再制造设计流程。最后,以发动机中连杆活塞部件为例,验证了所提方法的可行性。     

产品再制造的绿色模块化设计

以机械产品的再制造性为设计目的,以模块化设计方法为基础,辅之以绿色设计思想,利用现代数学工具,形成面向产品再制造工程的绿色模块化设计方法。在产品设计初期就全面考虑全寿命周期内的环境属性及零部件的重用性,并用反映环境特性的绿色度及反映功能和重用特性的模块度加以评价和检验,以达到满足再制造工程的根本目的。     

面向再制造的产品DFD设计与制造管理研究

提出了一种产品可拆卸设计与再制造管理方法,即在三维造型软件的辅助下,将面向拆卸的设计方法引入产品的设计过程中,建立产品的结构层次模型,实现装配与拆卸的关系转换,改进零部件结构,仿真拆卸过程;同时设计了面向再制造的产品工程管理系统,实现对产品再制造的生产管理。     

面向再制造的产品DFD设计与制造管理研究

提出了一种产品可拆卸设计与再制造管理方法,即在三维造型软件的辅助下,将面向拆卸的设计方法引入产品的设计过程中,建立产品的结构层次模型,实现装配与拆卸的关系转换,改进零部件结构,仿真拆卸过程;同时设计了面向再制造的产品工程管理系统,实现对产品再制造的生产管理.     

尺寸精度约束下再制造产品零部件选配优化方法研究

合理选配再利用件、再制造件、新件等不同来源形式的零部件,是保障再制造产品质量与成本的关键环节。针对待选配零部件尺寸公差对再制造产品质量损失、成本的双重影响特征,通过设计零部件尺寸公差的精度分级机制,实现再制造产品各零部件尺寸精度不低于原新品,获取可行选配方案集;进一步以产品尺寸链精度不低于原新品为约束,建立关于零部件尺寸公差的再制造产品尺寸链精度损失函数、再制造产品总成本函数,构建面向再制造产品成本与质量协同优化的多目标选配优化模型,采用协同进化算法获取最终的选配优化方案,实现在全面提升再制造产品及其零部件尺寸精度的同时,降低产品成本。最后以某机床的再制造进给箱零部件优化选配为例,验证了所提出方法能够有效解决零部件来源形式多、尺寸精度与成本差异性大环境下,以不低于新产品尺寸精度为约束的再制造零部件选配优化问题。     

考虑保修服务的制造/再制造融合产品优化配置研究

为了解决制造与再制造融合产品配置以及客户对于再制造产品零部件信心不足等问题,从产品保修服务出发,根据故障率确立多种保修模块的保修期和成本,同时结合公理设计和模糊矩阵方法,对制造与再制造融合产品进行模块划分,构建多种保修模块下的产品模块化配置方案。以产品保修利润、产品成本、绿色环保度为目标函数,建立多目标优化模型,采用遗传算法进行求解,得到考虑保修服务的制造与再制造产品优化配置方案。最后,以某公司考虑保修服务的制造与再制造汽车产品配置为例,验证了上述方法可行性。     

基于产品特性的可再制造性评价研究

基于产品自身特性,分析对产品可再制造性的影响因素,提出了产品可再制造性指标体系。着重考虑技术层面,确定各指标之间的层次和结构,建立各指标量化计算公式。建立判断矩阵;确定各指标权重;最终建立起产品可再制造性评价体系。