公差设计与制造成本

并行工程要求在进行产品设计的同时,就要考虑其制造加工过程的可行性与在成本问题。对设计公差与制造成本的关系进行建模,无疑是进行公差优化中的基础工作。本文分析了公差－成本曲线的特征有意义,对传统的曲线拟合方法进行了分析比较,提出了对设计公差与制造成本关系的建模方法。     

基于DFA和DFC的综合公差优化

公差是机械设计和制造过程中最重要的参数之一,其对加工成本和产品质量有很大的影响。本文采用 DFA和DFC的综合方法对制造过程中的装配精度进行分析和综合,建立了以公差为主的成本信息模型,对设计公 差和加工公差进行了系统分析,以最低制造成本为目标,根据成本 公差间的函数关系,建立了非线性的公差优化模 型,并采用遗传算法使这一问题得到了很好的解决。实例证明该方法是可行的。并为并行工程实施中其他的DFX 与DFC结合实现制造成本最低提供了良好的解决方案。     

基于多重相关特征质量损失函数的公差优化设计

在重点推导了具有多重相关特征产品的质量损失与尺寸公差的函数关系的基础上,提出了多重相关特征产品的公差优化设计方法,建立了基于制造成本一质量损失的公差优化设计的综合模型,建立该模型的目的是寻求制造成本和质量损失之间的平衡,实现旨在提高产品质量和降低成本的公差优化设计。应用实例验证了所提出方法的有效性。     

基于灰色粒子群算法的飞机装配公差多目标优化设计

为全面考虑公差对制造成本的影响,将装配成本引入飞机装配公差优化设计模型,针对典型的飞机装配工艺方法,提出一种基于制造成本和质量损失的公差多目标优化设计模型,进而实现不同装配方法约束下的公差优化设计。将灰色关联理论与粒子群优化算法相结合应用于公差优化设计,根据公差设计特点提出改进策略,使其能够有效实现模型的求解。以某飞机典型组件为例,验证了该方法的有效性,并对不同装配方法的公差设计结果进行了对比分析。     

公差优化设计中加工因素的模糊化处理

以公差优化为目标进行加工成本计算是对公差一成本关系进行建模的基础.应用模糊数学原理提出一种在建模中加工因素影响成本的模糊化处理方法,使公差一成本模型既紧密联系具体工艺过程,又简捷适用.     

尺寸公差与形位公差混合优化分配

为解决尺寸公差与形位公差混合优化分配问题,提出了一种公差优化分配方法.根据成本-公差函数和尺寸公差与形位公差的关系,建立了以最小制造总成本为目标的非线性公差混合优化分配模型.该模型的约束包括装配尺寸链的功能要求和加工能力.求解该模型能同时得到优化的尺寸公差和形位公差.最后,分别用公差混合优化分配法和传统方法对一个实例进行公差分配,结果表明所提方法比传统方法更优越.     

装配体公差建模方法研究

为实现装配体公差建模,即在计算机中表示装配体的装配关系和零件本身的公差属性,提出一种综合建模方法,该方法将装配关系模型和零件公差模型相结合.装配关系模型包含父子装配单元之间的从属关系、装配单元之间的约束关系;零件公差模型采用基于关键特征和有向图的建模方法.并结合实例进行了分析验证.     

考虑制造过程资源环境特性的公差设计

为对产品的公差进行优化设计,提出了综合考虑各零部件制造过程中的加工成本、加工过程能量消耗和加工过程废弃物的公差设计方法.提出了加工时间与公差的函数关系,在此基础上建立了加工成本-公差模型、加工能耗-公差模型、加工废物-公差模型.在综合考虑公差与成本、能耗、废物之间关系的基础上,建立了基于多目标的公差优化分配模型.为了提高模型的计算精度,采用迭代方法计算封闭环的相对分布系数,再根据封闭环的相对分布系数确定各组成环的公差.通过实例验证了该方法的有效性.     

计算机辅助公差标准化优化设计的研究

为保证产品实现标准化生产以及实现产品公差的标准化设计,对产品标准化公差与制造成本的建模以及公差标准化算法的实现作了全面深入的分析,提出了具体可行的标准化计算机辅助公差优化设计模型,并提供了应用实例。     

基于DEX的综合确定尺寸公差的方法

公差是机械设计和制造过程中最重要的参数之一，其对加工成本和产品质量有很大影响。采用DFX法对制造过程中的装配精度进行分析和综合，对设计公差和加工公差进行了系统分析，以最低加工成本为目标，根据成本—公差间的函数关系，建立了非线性的公差优化模型，并采用遗传算法使这一问题得到了很好地解决。实例证明该方法是可行的。     

制造系统中的公差与成本

公差设计是产品设计中的重要组成部分。公差设计的优劣,对产品制造加工过程有直接影响。文章详细分析了产品公差设计的类型和过程及产品成本的各项因素,提出了公差—成本关系的基本模型,为基于成本最低的公差设计优化提供了基础理论依据。     

Tolerance evolutionary model and algorithm in product growth design

To guarantee the successful transformation from product functional requirement to geometry constraints and finally to dimension constraints between components in a product, an evolutionary tolerance design strategy is proposed on the basis of automation technology in product structure design. In the first part of this paper, the theory of the growth design and the process of tolerance evolutionary design are introduced. Following the evolution of product structure, product tolerance grows from its initial state, defined by accuracy requirements, to its final state, defined as dimension tolerance and geometric tolerance. In this growing process, the basic units in the product growth design, known as functional surfaces and their nominal features, are used as evolutionary carriers. With the help of these basic units, the method for the construction of a two-layer correlation network is proposed. In the second part, the tolerance assertions to assist tolerance evolutionary design are given, based on which the basic process for an evolutionary design of dimensions chain and geometric tolerance are presented. In order to optimize the allocation of the dimension tolerance, a mathematical model is developed in which a correlated sensitivity function between the cost and the tolerance is created. In the model, the design cost, the manufacturing cost, the usage cost, and the depreciation cost of the product are used as constraints to the tolerance allocation. Considering these costs, a multifactor cost function to express quality loss of the product is developed and is applied into the model. The minimum cost is used as the objective function, and the depreciation cost in the objective function is expressed by the discount rate—terminology in economics. The aim was to achieve a final and ideal balance around assembly, manufacturing, and usage through the control of product precision. In the last part, the successful usage of the proposed tolerance evolutionary strategy in the incremental growth product design is demonstrated through a design example.     

并行和协同设计中的变动约束管理方法研究

设计和制造企业多试图同时增加产品的复杂度、减少设计周期、降低产品成本和改善质量。减少成本而又不破坏产品质量的一个很好的使能工具是控制设计和制造过程的变动。本文从并行工程和协同设计的角度出发 ,阐述了产品开发过程中的变动及其管理 ;研究了面向装配、制造和产品性能的变动约束网络的构建 ;给出了面向并行工程和协同设计的变动约束管理的方法 ,以有效地支持参数与公差设计 ;并通过实例分析给予了验证     

基于价值分析的装配尺寸链公差可靠性优化分配

讨论了公差与制造成本之间的关系,同时从概率设计的角度提出了装配尺寸链可靠度的概念及设计方法。建立了以总制造成本为目标函数,装配尺寸可靠度为约束条件的装配尺寸链优化 设计数学模型,实例设计结果表明这里提出的公差分配方法较传统方法更科学,准确。     

Simultaneous process mean and process tolerance determination with asymmetrical loss function

Process design involves process mean and process tolerance determination. Process mean determination is finding the best settings for product quality, without affecting manufacturing cost. However, process tolerance determination is a manufacturing process selection which generally affects manufacturing cost and product quality. In this study, asymmetric quality loss is considered in measuring product quality, and tolerance cost is adopted in representing manufacturing cost. To reflect the combined effect of process mean and process tolerance completely, failure cost is added to the category of manufacturing cost. Then, based on the sum of these three costs, a simultaneous optimization of process mean and process tolerance is determined for process planning in the early stages of development.     

基于广义装配原理的产品生长型设计

通过研究生物生长与产品设计之间的相似性,提出了基于广义装配原理的生长型设计过程,研究了广义装配原理的三个理论构成。首先,在产品生长阶段,为实现生长过程中的自然选择,提出了以复杂度理论为控制因素的设计推理策略;其次,提出了功能公差设计理论,通过加工成本以及基于多因素的模糊质量损失成本体现广义装配成本,在确保产品功能的同时,以较低的装配与制造成本为公差的分配策略;在产品进化阶段,为保证产品良好的装配性能,采用了虚实结合设计技术。将以装配质量因素为核心的产品复杂度、精度以及制造、装配成本等众多设计因素并行集成于生长型设计过程中,实现了以全生命周期装配质量保障为核心的产品生长型设计。     

公差稳健优化设计的研究

为了解决产品加工成本与质量稳健的协调性问题,提出了一种新的公差稳健优化设计数学模型.依据公差稳健设计的思想,考虑产品质量的模糊性,以封闭环误差分布概率密度函数的方差和优质品概率之比为设计目标,建立了公差优化设计产品质量稳健性损失成本目标函数,并研究了优质品率和封闭环误差分布方差的确定方法.以加工成本和产品质量稳健性损失成本为目标,以模糊装配可靠度、可取公差极限范围为约束条件,建立了公差多目标优化数学模型.举例说明了文中所述的公差稳健优化设计方法的应用,采用遗传算法实现了公差的多目标优化设计.实例表明,该方法能够协调零件的加工成本和产品质量的稳健性损失成本,使优化指标的综合性能最佳.     

Manufacturing environment-oriented robust tolerance optimization method

Tolerance design has a great impact on the cost and quality of a product. Previous research focused on process tolerances or robust tolerance design with little consideration on real manufacturing context. This paper presents a nonlinear method for robust tolerance design based on the real manufacturing context in three stages. The objective function to be minimized is the total manufacturing cost. The constraint equations for the optimization model are also deduced, which select suitable manufacturing processes based on the manufacturing environment. Simulation annealing (SA) is used for the nonlinear optimization. The approach is finally illustrated by a practical example. The results of the comparison with different models indicate that the proposed approach is more effective with the manufacturing resource. The robust and reliable tolerance can be obtained.