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。     

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。     

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。     

一种新的公差高度数学模型的研究

本文提出了一种新的公差设计的多目标优化模型。该模型是以各组成零件的中工成本（即成本公差模型）和质量损失成本之和最小作为多目标函数。实验结果表明，这种方法所给出的公差较符合经济加工的要求。     

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     

一种新的公差设计数学模型的研究

本文提出了一种新的公差设计的多目标优化模型。该模型是以各组成零件的加工成本（即成本公差模型）和质量损失成本之和最小作为多目标函数。实验结果表明，这种方法所给出的公差较符合经济加工的要求。     

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。     

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.     

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.     

多工位装配过程夹具系统公差和维护综合优化设计

提出一种面向二维多工位装配过程、综合考虑装配夹具系统全寿命周期成本、产品零件孔制造成本和产品质量损失成本的公差和维护综合优化方法。分析多工位装配尺寸偏差传递关系,建立多工位装配过程产品质量损失模型。然后根据4-2-1夹具定位原则,构建考虑夹具磨损过程损失的夹具定位销副偏差统计数字特征模型。继而发展了以夹具系统全寿命周期成本、零件孔制造成本和和产品质量损失成本为装配总成本最小化的定位销公差、零件孔公差与更换周期优化模型。以汽车侧围装配过程为例,分别研究定位销公差、零件孔公差、定位销更换周期、配合间隙、平均磨损率和磨损率方差对装配总成本的影响,并优化设计定位销公差、零件孔公差和定位销更换周期。所提出的综合优化设计方法比采用定位销等公差设计、零件孔等公差设计、定位销与零件孔等公差设计和定周期更换设计的装配总成本分别减少了16.25%、11.31%、39.93%和13.54%。该方法为产品装配夹具系统高质量低成本设计提供了一种新的途径。     

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。     

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 .     

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.     

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。     

基于非合作博弈的公差分配优化

针对实际装配环境下的产品公差分配优化问题,采用博弈决策理论解决不同公差分配方案下的产品质量与成本的设计冲突。将装配过程的质量要求与成本关系视为多目标优化问题,利用博弈理论调和与解决系统冲突的特点,通过建立博弈决策主体、效用函数以及各博弈方的策略归属分类,将质量和成本多目标优化问题转化为多目标博弈决策问题并建立相应优化模型,由博弈方之间的自然竞争与协同,推导出基于非合作博弈的纳什均衡优化解,保证装配产品在质量与成本两方面的综合得益最大化,从而改善国际上普遍采用的基于经验或知识决策方法的不足。该方法应用于车身装配总成的公差分配实例,通过与线性加权和法的计算结果进行比较,说明其有效性和工程应用的指导意义。     

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。