面向再制造复杂机械产品装配过程的质量控制点公差带在线优化方法

为提高再制造零部件利用率并提升再制造复杂机械产品的装配精度,提出了一种面向再制造复杂机械产品装配过程的质量控制点公差带在线优化方法。在分析再制造复杂机械产品装配特点的基础上,对关键工序的质量控制点公差带进行细粒度划分;从装配精度角度出发,综合考虑装配过程中的质量损失和成本差异,以尺寸链为约束,构建了公差带优化模型,并研究了基于遗传算法的模型求解过程;在此基础上,提出了基于历史数据的正向推理模式,以及基于装配实时信息的逆向推理模式,推导出装配优化方案集并对车间异常情况作出及时响应;最后,开发出再制造发动机装配过程在线质量控制系统原型,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法

为提高复杂机械产品的装配精度和装配质量稳定性,提出一种基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法。对关键工序的质量控制点公差带进行细粒度划分;从装配精度角度出发,引入田口工序能力指数构建质量损失—公差函数;综合考虑装配过程中两种作业(基本作业和辅助作业)类型的时间调整损失,建立装配时间调整费用—公差函数;在上述两函数的基础上,通过加权聚类建立装配损失—公差函数模型,以描述质量控制点的总损失与公差的关系;构建基于最短路径的公差带在线优化模型,将装配损失—公差函数作为权函数,以最小损失为目标进行搜索,实现对后续质量控制点公差带的在线优化。以某型发动机缸盖螺栓拧紧过程为应用实例,验证了上述方法的可行性和有效性。     

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。     

基于改进粒子群算法的农业机械产品装配分组优化配置

针对当前方法对农业机械产品装配分组优化配置时未考虑相关的约束条件,存在算法收敛性差、农业机械产品产出率低和配置性能低的问题,提出基于改进粒子群算法的农业机械产品装配分组优化配置方法。设置关于农业机械产品零件装配的件,分别为装配公差等级、尺寸链、质量损失 公差函数以及成本控制函数,将所有条件进行融合构建装配约束函数,并将其作为农业机械产品装配分组配置模型。利用改进的粒子群算法对模型进行求解,即通过不断更新外部集保证数据完整性,并更新极值,最终经过多次迭代获取最优配置结果,实现农业机械产品装配分组优化配置。实验结果表明,该方法的收敛性好、农业机械产品产出率高和配置性能高,实际应用效果更好。     

基于装配偏差度的复杂机械产品再制造质量优化方法

为提高复杂机械产品再制造质量可靠性与稳定性,提出了基于装配偏差度的复杂机械产品再制造过程质量优化方法。综合考虑再制造过程装配偏差的形成原因及传递机制,构建了再制造过程装配偏差度函数。通过对相关质量控制域的划分,描述了基于装配偏差度的再制造质量优化判断条件及方法,并用模拟退火遗传算法求解装配偏差度在线优化模型,实现了对复杂机械产品再制造装配质量的优化。最后以某型主减速器主锥再制造总成装配过程为例验证了该方法的可行性和有效性。     

基于混合粒子群算法的复杂机械产品装配质量控制阈优化方法

为提高复杂机械产品的装配精度和服役安全性,提出一种多载荷作用下的基于混合粒子群算法的复杂机械产品装配过程质量控制点控制阈优化方法。分析复杂机械产品装配及服役的特点,定义关键质量控制点的多载荷影响因子;综合考虑装配质量损失成本和装配时间调整成本,建立基于多载荷影响因子的关键质量控制点装配损失-控制阈函数,揭示了质量控制点总损失与控制阈的关系;在保证装配精度的情况下,以总成本最小化为目标,构建多载荷影响因子的装配质量控制阈优化模型,并给出了基于混合粒子群算法的模型求解过程。最后以某型发动机的缸盖拧紧过程为例,将基于多载荷影响因子的模型求解出的产品装配方案结果与应用该方法之前装配结果做了对比分析,结果表明该方法能够显著提高装配质量及服役安全性能,为复杂机械产品装配质量控制阈优化提供了一种方法。     

考虑质量、成本与资源利用率的再制造机床优化选配方法

针对再制造机床装配过程中存在的装配精度低,再制造资源利用率低以及生产成本高等问题,提出一种新的再制造机床综合优化选配方法,综合考虑装配精度、再制造资源利用率与成本,采用田口质量损失函数与剩余件成本函数,以封闭环尺寸链为约束条件,在保证装配精度及最小成本的目标下,建立综合选配模型,并给出基于粒子群遗传算法的模型求解过程,求解出再制造装配过程的最优选配方案,减少了再制造装配过程中的不确定因素,降低因选配方案不合理而带来的资源浪费,保证了装配产品的质量。最后,以废旧CAK6150机床主轴箱为例,对其主轴装配过程进行优化选配,最终验证了该方法不仅解决了再制造零件选配过程中精度低的问题,而且大大提高了选配过程的再制造资源利用率,降低企业成本。     

基于互信息和博弈论的复杂机械产品装配质量控制阈在线优化方法及应用

为提高复杂机械产品的装配精度和装配稳定性,提出一种基于互信息和博弈论的复杂机械产品装配过程质量控制阈在线优化方法。在分析复杂机械产品装配特点的基础上,基于互信息表征了装配质量控制点之间的耦合关系,建立了装配质量稳定性测度模型。为保证装配精度,以装配成本(质量损失成本和装配调整成本)最小化为目标,阐述了装配成本与控制阈的关系。将装配稳定性、装配成本要素之间的冲突问题转化为数学模型,基于博弈论方法进行冲突消解,获得最优装配质量控制阈。以模型发动机缸盖螺栓拧紧为例,设计开发了装配质量控制阈优化系统,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于制造公差的复杂机械产品精准选配方法

针对复杂机械产品多质量要求下的选配问题,提出一种基于遗传算法的选择装配方法。以装配精度和装配成功率作为质量要求的评价指标,建立了综合考虑形位公差与尺寸公差的装配质量综合优化模型,能够在保证尺寸公差装配精度的前提下,有效降低产品的形位公差。同时提出了基于影响度的选配优先级评价模型,有效地提高了遗传算法的收敛速度。根据复杂机械产品尺寸链的特点,提出一种以零部件为单元的编码方式,并建立了映射关联矩阵描述多个公差项间的关联关系,综合Pareto支配强度及密集度生成适应度函数作为个体评价规则,以某发动机曲柄连杆机构的装配为例验证了该方法的可行性和有效性。     

机械产品再制造装配过程动态工序质量控制系统

针对机械产品再制造装配过程质量控制问题,在分析机械产品再制造装配过程特点的基础上,提出面向机械产品再制造装配过程的动态工序质量控制模式。依据该模式,给出了面向机械产品再制造装配过程的动态工序质量控制系统的功能结构模型,分析了基于无线射频识别技术的再制造装配过程质量信息感知平台、再制造装配过程动态工序质量在线优化专家系统、基于组件技术可视化在线工序指导模式等关键使能技术。以某发动机再制造企业的重载发动机装配过程为例,应用J2EE构架开发了面向发动机再制造装配过程的动态工序质量系统,验证了该动态工序质量控制模式的可行性和有效性。     

基于蚁群算法的工程机械再制造优化选配方法研究

针对工程机械再制造装配效率低、装配精度差以及不匹配零件较多等问题,提出一种面向再制造的优化选择装配方法。分析工程机械再制造不确定性因素和装配质量的影响因素,构建了基于多元质量损失函数和装配偏差度的数学模型;同时针对再制造装配在满足装配精度的条件下应减少不匹配零件的剩余和尽可能优先使用重用件、修复件的特点,提出装配成功率和再制造资源利用率两个新的选配质量评价指标,建立以装配精度和再制造资源利用率为目标的综合选配模型。根据再制造选配模型的特点,改进蚁群算法的信息素更新方式,设计启发信息函数,以便输出较优的装配组合方案,减少再制造过程中不确定性因素对装配质量的影响。通过某发动机曲柄连杆机构的装配实例验证了该方法的可行性和有效性。     

基于NSGA-Ⅲ的再制造待装零部件选配方案研究

再制造已被认为是世界经济可持续发展的关键技术。但再制造产品的质量难以满足客户的需求,已成为制约再制造行业发展的瓶颈。而装配作为再制造过程中的关键环节,对提高再制造产品的生产效率和质量具有重要的工程意义。以退役机床再制造为研究对象,提出了一种基于NSGA-Ⅲ算法的选配模型。该模型以装配尺寸链公差为约束函数,建立考虑成本、再制造资源利用率及碳排放的选配原则,并将该模型应用于某再制造工厂的CW61100B机床大修项目中,得到最佳选配方案。     

再制造公差设计优化模型及其应用

为降低再制造产品的成本,保证和提高产品质量,将公差设计方法引入再制造工程。在深入分析再制造公差设计特点和公差分配原则的基础上,提出了一个再制造公差设计的优化数学模型。该模型以统计公差原理为基础,以再制造总成本最低为目标,综合考虑了保证和提高产品性能、表面工程技术、过程能力指数等制约因素,在质量成本中的田口质量损失成本的基础上增加了质量保证成本。结合某企业ZQDR-410型牵引电动机的再制造案例,对传统再制造方案和所提方案进行了比较,证明了该公差设计优化模型的有效性和实用性。     

变尺度教与学算法的公差分配多目标优化研究

为提高公差分配精度,通过分析确定以制造成本和质量损失作为目标函数,建立基于成本和质量的公差分配多目标优化函数模型。使用违背度函数法处理模型约束,对初始种群进行分组并计算组内最优解X_(teacher);在"教"阶段,采用DFP变尺度法对X_(teacher)加强局部搜索,保证学生解向教师学习;在"学"阶段,采用有向学习策略,引导学生向组内最优学生学习,使学习具有一定方向性。最后以减速箱装配体公差设计实例验证所提算法和模型的有效性。     

火箭发动机氢氧泵结构公差优化分配方法

火箭发动机氢氧泵在装配时由于存在多源偏差且双侧多点装配形式复杂,现场需要依靠人工进行修配,存在装配效率与精度低的问题.针对雅可比旋量法进行改进,考虑氢氧泵双侧多点连接特征引入装配约束,建立多点连接并联装配模型,揭示偏差源与装配偏差间的关系.以相对成本-公差函数及质量损失函数之和为优化目标,以装配精度要求、多点连接要求与加工能力约束等为约束条件,建立火箭发动机氢氧泵多点连接装配的公差优化分配模型,并采用遗传算法进行求解.以实际氢氧泵装配过程的数值案例进行计算,研究不同精度指标要求下的各连接位置公差特性,形成最优公差分配方案,为火箭发动机氢氧泵自动化装配与制造质量一致性提供指导.     

多公差耦合装配结合面误差建模与公差优化设计

以装配结合平面为研究对象,分析多种公差耦合情况下零件间装配结合面误差建模和公差优化设计问题。采用小位移旋量(Small displacement torsor,SDT)描述公差,针对不同类型公差建立零件平面误差模型,通过蒙特卡洛模拟法获得装配平面误差变动分量的实际变动区间带宽,通过响应面法建立误差变动分量实际变动区间带宽与公差间的显式函数关系;建立包含零件加工误差与装配过程误差的装配结合面综合误差模型。将该方法扩展应用于复杂装配体的装配误差建模中,实现了在设计阶段对装配精度的预测。以加工成本为目标,装配精度可靠度为约束,进行零件公差的优化设计。以一典型产品精度设计为例,验证了用该方法预测装配精度和优化零件公差设计的可行性与实用性。     

再制造复杂机械产品装配过程在线质量异常诊断

在不确定的环境下,如何有效实现复杂机械产品再制造装配过程质量异常诊断是再制造企业质量控制面临的难题。基于此,在分析再制造复杂机械产品装配过程质量控制特点基础上,提出一种基于模糊异常诊断Petri网的再制造复杂机械产品装配过程质量异常诊断方法。该方法运用模糊理论建立了过程质量异常与异常源之间的映射关系,结合Petri网图形化描述了过程质量异常产生和传播机理,并通过模糊推理规则实现了装配过程质量异常诊断。以某再制造企业发动机装配过程为例,验证了方法的可行性。     

基于局部搜索NSGA-Ⅱ算法的机械产品分组选择装配方法

针对批量机械产品多目标要求下的分组选择装配问题,提出一种基于局部搜索的第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的分组选择装配方法.以装配精度和装配成功率为优化目标,构建基于质量损失函数和尺寸偏差的综合选择装配模型.采用浮点数和整数相结合的编码方式来描述分组选择装配方案,为获得分组选择装配方案中每个产品的封闭环实际尺寸,...     

生长型设计中的功能公差设计理论

在产品结构设计自动化技术基础上,研究生长型设计中公差进化设计的策略与原则,提出将产品功能要求转化成零部件之间的几何约束关系,并最终表达为对功能尺寸约束的功能公差设计理论。建立成本—公差敏感函数的数学模型,将产品设计、制造、使用以及技术折旧成本作为公差分配的控制约束,并在其中引入产品使用磨损模型,以经济学中的贴现率来表征技术折旧成本,以成本最低为目标函数,以合理的工艺能力指数、装配功能、装配质量作为约束条件,实现基于功能与成本的面向产品全生命周期的尺寸公差分配。最后,设计实例说明所提出的功能公差设计理论能够在生长型设计中成功应用。     

机械产品多质量要求下的选择装配方法

针对机械产品多质量要求下的选配问题,提出一种基于强弱Pareto和遗传算法的多质量要求下的选择装配方法。对选配问题进行分析,构建了一种面向三维空间多质量要求下的统一选配信息模型,在此基础上考虑装配精度和装配成功率,进而建立了多质量要求下的选配综合优化模型。采用一种以公差项为单元的编码方式,并通过给出质量要求权重系数,提出以强弱Pareto和密集度描述带有主次关系的多目标综合评价规则,在考虑关联约束排序的基础上,利用遗传算法进行多目标的选择装配,实现了带有主次关系的多质量要求下产品的选配优化。设计并开发了原型系统,通过实例验证了该方法的可行性。