考虑质量损失模型的多响应柔顺机构容差设计

针对多响应柔顺机构设计中既要保证机构性能的精度又要降低其制造成本的问题,以3自由度的柔顺并联细胞注射微动平台为研究对象,提出一种考虑质量损失模型的多响应容差设计方法来对具有复杂多响应问题的柔顺机构进行容差设计。该方法通过建立复杂产品的质量损失模型来表征复杂多响应柔顺机构的质量损失并引入田口方法的思想对其进行容差设计,利用熵权理论确定柔顺机构各方向柔度的重要程度和方差分析方法确定各设计变量波动对柔顺机构各方向柔度稳健性的重要程度,在已确定各设计参数最佳组合的前提下,通过综合考虑复杂多响应柔顺机构的质量水平和制造成本来确定各个设计参数的容差,从而完成对具有复杂质量结构的多响应柔顺机构的容差设计,为多响应柔顺机构的容差设计提供一种新的设计思路。     

产品变型主模型的参数标定与容差划分方法

为了提高变型设计结果的有效性,提出对变型设计主模型中的参数进行标定与容差划分的思想。针对参数标定问题,通过构建定制产品相关的质量特性指标及其综合模型,并基于定制产品实例数据得到的关键参数取值区间作为约束条件,运用多目标优化的遗传算法,计算得到使综合指标取值最佳的参数标定值。针对容差划分问题,基于田口式三步设计方法,分析参数变化造成的产品成本损失以及性能偏移,在综合指标允许的范围内,得到参数允许的容差区间。通过参数标定和容差划分,使得基于产品变型设计主模型派生得到的定制产品实例都能满足质量特性指标的需求,从而提高成功派生变型设计实例的比率。最后,通过一个实例对上述原理和方法进行验证。     

基于3DCS的大型客机主起落架收放机构容差分析

为了提高起落架的装配准确度,保证起落架的装配性能,以正在研发的大型民机主起落架为原型,对起落架容差的改进设计进行了研究。以传统容差设计为基础,建立了容差分析的数学模型,运用尺寸链分析方法进行理论分析;同时基于3DCS软件,建立了容差分析的仿真模型,并对起落架进行了容差仿真分析。通过理论分析与仿真分析的结果对比,改进了容差设计。基于传统设计方法的容差设计结果通常情况下并不是最优解,可通过3DCS软件仿真分析对传统容差设计结果进行改进设计。     

面向复杂质量特性的容差设计研究

在传统"设计-试验-建模-优化"模式基础上,首先在试验阶段采用CCD优化试验设计以同时考虑多个质量特性;然后在优化阶段运用置信域方法解决容差设计问题,运用蒙特卡罗仿真方法解决计算复杂性问题;最后通过算例验证了方法的有效性,以期为解决该类问题提供有益探索。     

基于模糊综合评判和BP神经网络的通用机械产品售后质量损失评估及预警方法

针对通用机械产品售后质量损失影响因素多、质量损失评估及预警困难等问题,提出了一种基于模糊综合评判和BP神经网络的通用机械产品售后质量损失评估及预警方法。建立了通用机械产品售后质量损失的评价指标体系,并对售后质量损失的综合模糊评价、三层BP神经网络质量损失预警等关键技术进行了研究。最后,将该方法应用于重庆某通用机械制造企业售后质量损失的评估预警管理,取得了良好应用效果。     

耗散结构与时空信息差意义上的数字化设计系统特性评价

分析产品数字化设计系统的耗散结构特性,提出在这类系统中,普遍存在与系统有序性密切相关的时、空信息差,可以用以衡量系统演化的特性,从而成为评价产品数字化设计系统重要的序参量.基于信息熵理论给出时、空信息差量化计算方法,在此基础上建立数字化设计系统有序性判别模型.通过引入支持"一元四体"产品信息模型的新型软件平台,改变产品数字化设计系统的产品建模原理和软件架构技术,以某汽车变速器中间轴为例,完成同一产品设计实例,对产品数字化设计系统的时、空信息差进行比较分析,验证了使用产品数字化设计系统有序性判别模型研究产品数字化设计系统演化方向的可行性.     

多工序尺寸及公差优化

为提高产品制造质量、降低产品制造成本,提出了一种多工序尺寸及公差的优化方法.该方法综合考制造成本、质量损失和加工能力指数,以加工能力指数分别修正制造成本一公差函数和质量损失函数,在工序内建立总成本一公差函数模型.在此基础上,采用目标层解法优化特征内的各个工序基本尺寸和尺寸公差,最终达降低特征总成本的目的.最后以一个仿真实例验证了该方法的可行性.     

基于准则的绿色设计方法研究

绿色设计和绿色产品将成为 2 1世纪制造业发展的主流。根据绿色产品的特性和有关设计实践 ,从材料、结构和管理方面提出了绿色设计的准则 ,并说明了这些准则的应用和解决准则之间冲突的原则及方法     

基于Web的产品配置设计

论文主要研究在分布式网络环境下规模定制产品设计中的产品配置设计问题.通过探讨规模定制中产品配置的概念、功能及其实现方法,明确了产品规模定制设计中产品配置的实现机制,即产品配置原理、产品配置器的设计等;提出通过基于Web的产品配置器的开发,同时根据具体应用对象开发相应的零部件分类模型库,实现基于Web的产品配置设计,从而加快对客户需求的响应速度;另外,对基于Web的产品配置设计过程中的版本管理问题进行了探讨;并结合企业实际需求给出具体的实现方法.     

基于质量结构框架的产品稳健设计模型研究

经典的三次设计方法基于产品的简单质量结构假设对零部件进行单个独立设计,对零件间的层次与交叉关系进行了不恰当忽略。针对三次设计的这一缺陷,提出了一种新的基于质量结构框架的自上而下的产品稳健设计模型。从顾客对产品的质量需求出发,依据产品的功能结构关系建立产品质量结构框架(图);把产品质量结构框架(图)作为设计路线,自上而下进行产品的质量目标分解,将产品总体质量目标分解到各组成零件;分别依据产品各零件的质量指标进行参数和容差设计,且注重解决质量因素间的层次性与交叉性的影响问题。应用案例验证了这一新的设计方法、模型与算法的可行性和有效性。     

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.     

基于随机模型的动车组制动模块稳健优化设计

针对目前产品优化设计中未考虑设计变量随机性和灵敏度指数对产品质量特性的影响及优化求解效率低等问题,提出一种综合考虑灵敏度指数与质量损失函数的稳健优化设计方法。通过假设设计变量的分布类型,得到设计变量的概率分布特征,将设计变量对产品质量特性的灵敏度指数与质量损失函数加权整合,并以此作为优化目标,以设计变量的容差作为约束条件,构建随机稳健优化模型。通过扩大种群数目、改进控制参数及增加惩罚因子的方法对遗传算法进行改进,结合改进的遗传算法对优化模型进行求解,得到优化模型的全局稳健最优解。以某动车组制动模块为例,采用给出的方法对其进行稳健优化设计,验证该方法的有效性与合理性。优化结果表明,该方法能够实现动车组制动模块的稳健优化设计,提高了制动模块的抗干扰能力。     

公差设计多目标模型及其粒子群优化算法研究

为解决成本一公差设计模型中忽视产品质量的问题，以新型的田口质量观和Pareto最优解集概念为基础，提出了一种公差设计多目标模型。该模型将加工成本和质量损失分别作为设计目标，并以统计法公差装配成功率为约束条件，获得了比极值公差法更加宽松的公差限。改进了传统的粒子群优化算法，利用Pareto最优性重新定义粒子，然后采用快速非支配排序技术进行粒子的适应度排序，使其能够有效地对多目标模型进行求解。该算法对具体工程实例求解时，一次运行就可求得令人满意的Pareto最优解集，设计者可以根据生产实际和市场需求从中进行选取。通过对求得的Pareto进行最优前沿的分析，可得到该类零件公差设计的特性，其结果验证了公差诒计的一船规徨．     

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。     

Optimal tolerance design for products with correlated characteristics by considering the present worth of quality loss

The quality loss function proposed by Taguchi provides a quantitative measurement of product quality when product’s quality characteristic value deviates from the ideal target at an arbitrary time. However, product use causes degradation on its quality characteristic, and since such a deviation can be changing over time, so can its quality loss. The quality loss caused by degradation on quality characteristic has not been considered in most research. In this paper, the time value of money for quality loss and product degradation over time is integrated into the total cost model, and a new optimization model for the tolerance design of products with correlated characteristics is established. The discussions focus on the multivariate quality loss function as an extension of the Taguchi loss function, which is used to model quality loss due to product degradation as a continuous cash flow function under continuous compounding. The optimal tolerance design is achieved by minimizing the total cost, which is the sum of manufacturing cost and the present worth of expected quality loss. An illustrative example is presented to demonstrate the effectiveness of the proposed model.     

基于信噪比多元质量损失和制造成本的并行公差设计

质量损失是由于产品的功能波动所造成的,损失大小可由质量函数确定。在无量纲“标准化”多元质量损失函数的基础上,采用信噪比衡量各质量指标的波动,建立一般情形下的基于信噪比的多元质量损失模型,并把它表示成多个相关装配尺寸产品的工序公差函数。利用成本-公差函数和产品质量损失函数,给出基于产品最低制造成本和多个相关装配尺寸产品质量损失的并行公差设计优化模型,实现公差的并行设计,最后通过工程实例验证所提出的方法。     

基于粒子群算法的公差分配优化方法

基于成本—公差模型和质量损失模型,以加工能力和装配尺寸链的功能约束条件为标准,以制造成本最低、质量损失最小为优化目标,建立兼顾产品成本和质量的公差分配的多目标函数优化模型。基于粒子群优化算法,按照从全局到局部的寻优策略,用线性调节方法来确定其参数的变化规律,进而应用MATLAB软件对建立的函数模型进行优化计算,得到产品的生产成本和质量损失之间的关系曲线,可为公差分配提供更多的解决方案和更可靠的理论依据。     

稳健优化设计在齿轮减速器中的应用

将最优化设计方法和稳健设计思想有机的结合,提出运用随机模拟实验法计算产品质量准则统计特性。通过理论分析确定可控因素和噪声因素的容差,以体积最小和噪声最低作为稳健优化设计目标进行数学建模。实例验证了利用稳健优化设计得出的齿轮传动系统抗干扰能力强、质量稳定性好、可靠性高。     

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.     

A general model for process-setting with an asymmetrical linear loss function

In many industries, unbalanced tolerance design is a common occurrence. It occurs when the deviation of a quality characteristic in one direction is more harmful than the deviation in the opposite direction. The failure mode in the two directions is usually different. Taguchi redefines quality using Gauss’s quadratic function as the loss that a product imparts to society from the time the product is shipped. However, using a quadratic loss function when the actual loss function is nonquadratic may yield incorrect input parameter levels. In certain situations, a linear loss function is more appropriate in industrial applications. Furthermore, automatic inspection and measurement technology is widely used by many industries; the nonconforming quality characteristic would be detected automatically. Thus, rather than use a quadratic loss function, we assume a truncated asymmetrical linear loss function to describe unbalanced tolerance design. The purpose of this paper is to find out the optimal setting of the process mean such that the expected quality loss is minimised. The results show that the process mean should be slightly offset from the target value.