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。     

面向质量目标的再制造复杂机械产品装配分组优化配置方法

为提高再制造机械装配精度和装配质量稳定性,提出一种面向再制造质量目标的复杂机械产品装配分组优化配置方法。分析复杂机械再制造装配生产的特点,建立面向再制造质量目标的复杂机械产品分组优化配置方法总体架构;在质量公差精度分级和极值法尺寸链约束的基础上,结合质量损失-公差函数和装配成本函数,在保证质量和成本最小化的目标下,构建面向再制造质量目标的复杂机械产品装配分组优化约束函数,并给出基于模拟退火遗传算法的模型运算过程,求解出动态规划优化配置方案,规范化标准化装配过程,减少再制造装配过程不确定性,确保再制造产品质量;通过某再制造发动机装配过程实例验证该方法的可行性和有效性,为提高复杂机械产品再制造装配质量提供一种切实可行的解决方案。     

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。     

基于制造成本与质量损失的并行公差设计

研究产品质量损失与产品尺寸公差的关系 ,提出具有多个相关装配尺寸产品的质量损失 ,并把它表示成工序公差的函数。利用成本 -公差函数和产品的质量损失函数 ,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     

基于多重相关特征质量损失函数的并行公差设计

基于多变量质量损失函数,推导了多重相关特征产品的质量损失与有关零件工序公差的函数关系,建立了基于制造成本-质量损失的并行公差设计的优化综合模型,其目的是寻求制造成本和质量损失之间的平衡,以实现相关特征产品的设计公差与工序公差并行优化分配,达到提高产品质量和降低成本的目的。圆锥齿轮装配的并行公差设计实例验证了所提方法的有效性。     

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。     

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.     

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。     

基于资金时间价值的并行公差优化设计

总结了经典的成本公差模型,基于资金的时间价值原理对经典成本公差模型进行优化,提出了多种优化后的成本公差模型计算方法。利用优化后的成本公差模型,将制造成本、质量损失成本同时考虑到并行公差设计的目标函数中,实现了并行公差的优化设计。通过工程实例证明了所提方法的有效性,结果表明,优化后的成本公差模型更贴近实际,计算得到的总成本更为合理,有效地反应了物价上涨、通货膨胀、资金的时间价值等现实因素。     

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.     

The study of cost-tolerance model by incorporating process capability index into product lifecycle cost

To reduce the cost of manufacturing systems, many studies of cost minimization have been performed. Since tolerance design significantly affects the manufacturers’ cost, the optimization of cost-tolerance allocation will be an important issue for reducing these costs. Costs incurred in a product life-cycle include manufacturing cost and quality loss. However, most cost-tolerance optimization models frequently ignore the concept of quality loss and may not lead to an accurate analysis of the tolerance. Until now, process capability analysis has been the tool used to evaluate the adequacy of a production tool in meeting a quality target. Hence, the concept of process capability analysis should be included into the cost-tolerance optimization model. In this study, a flexible cost-tolerance optimization model will be constructed by integrating the process capability index into the product life-cycle cost function. The constructed cost-tolerance optimization model simultaneously considers the manufacturing cost of the components, the process capability of the manufacturing operations, and the quality loss of products. The decision-maker can apply the proposed cost-tolerance optimization model to determine a reasonable tolerance with minimum total cost including consideration of the process capability .     

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。     

基于偏差有向图和D-H方法的产品装配精度预测技术

装配精度预测对于产品装配精度保证具有重要意义。综合产品偏差源和偏差统一模型表达,提出偏差的旋量映射方法;在零件配合、双配合偏差传递分析的基础上,给出装配偏差有向图(Directed deviation graph,DDG)模型,并提出产品装配偏差有向图的构建流程。基于DDG模型,进一步研究用于装配精度累积的最小偏差路及其Dijkstra求解算法。在最小偏差路基础上,针对一维线性方向的装配精度预测,给出刚性零件装配偏差统计量的求解方法;针对多维空间方向的装配精度预测,提出借鉴并联机器人末端位姿计算的D-H(Denavit-hartenberg,D-H)方法,进行刚性零件装配偏差统计量的求解流程。基于装配偏差统计量,进一步给出产品装配精度评价指标,以及产品装配精度预测方法。以某产品的装配为例,介绍装配偏差统计量的求解及其装配精度预测过程。     

基于NSGA-Ⅱ算法的车身薄板零件公差优化

在汽车制造工业产品开发过程中,需要同时考虑质量与成本之间的矛盾。盲目提高质量要求,将使产品制造成本增加;随意降低成本,则有可能影响质量,导致客户投诉和返修率上升。首先建立概念设计阶段的装配偏差分析模型,用来分析车身装配质量;并选取指数函数作为公差成本函数,以此为基础建立多目标优化模型,然后采用NSGA-II算法优化各个零件的公差。最后利用车身侧围框架案例阐述零件公差分配过程,获得了多目标函数的Pareto解集,取得了较好的优化效果。     

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。     

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.