基于Taguchi正交试验的一维装配成功率计算方法及其应用

针对全因子试验计算多组成环尺寸产品装配成功率试验次数较多、计算工作量较大等不足,提出一种基于Taguchi正交试验的产品一维装配成功率计算方法.首先根据Taguchi参数设计准则,将一维尺寸链中组成环尺寸作为Taguchi正交试验的因素,每个因素分为3个水平,制定正交试验表,进行正交试验,求解封闭环尺寸的均值和标准差,经计算获得装配成功率,然后采用极值法分析了各因素对装配成功率的影响.最后,以齿轮组件为实例运用Taguchi正交试验计算装配成功率,应用蒙特卡洛模拟法进行对比分析,结果表明该方法的有效性.这为产品一维装配成功率计算提供了一种新的途径.     

并行公差设计方法研究

提出基于加工能力约束的并行混合公差优化设计系统方法和模型.根据制造过程中尺寸误差、角度误差和形位误差的分布特点,研究用加工能力指数来表示加工能力的方法.在装配公差到零件工序公差设计的整个过程中,利用零件的加工规划信息和并行设计环境,研究了直接把装配公差分配给零件工序公差的方法.     

基于合作博弈的公差稳健设计方法

结合合作博弈理论和装配产品公差稳健设计建模,提出一种基于Nash仲裁均衡的公差稳健设计方法.首先将考虑稳健设计要求的装配产品质量与成本视为多目标优化对象,通过建立博弈决策方、效用函数,对各博弈方策略进行归属分类,将装配质量和成本多目标优化问题转化为多目标博弈决策问题,并建立相应的博弈模型及效用矩阵,最后采用合作博弈中的Nash仲裁法进行优化求解.该方法应用于车身前端装配总成的公差设计案例,通过与单目标优化方法比较,说明了其工程应用的有效性.     

几何尺寸公差的分层优化设计

为优化装配系统中公差链的公差值,建立了几何尺寸公差的优化模型,并提出公差的分层优化设计算法：第一层,解决设计公称值居中的优化问题;第二层,解决进一步降低成本的概率性优化问题．以一个齿轮装配箱为例,验证了该优化设计算法．结果表明,该算法可优化尺寸公差和形位（几何）公差,具有通用性．     

基于最低制造成本的一种公差优化设计法

提出一种基于加工能力约束最低制造成本的公差优化设计方法。利用加工的标准偏差估计值和制造成本－公差关系模型，以装配功能公差链，加工合格率以及加工方法的经济公差最大极限为约束条件，通过分别建立和求解公差优化的初始模型和最终模型，来实现公差的优化设计。     

公差值域的扩展及其应用

针对尺寸链计算中会出现上偏差小于下偏差,即负数公差这一现象,基于尺寸公差指允许尺寸的误差（变动）量,并依据负数与正数的本质区别在于它们具有相反意义的量,以及允许尺寸的误差量的相反意义量是补偿尺寸的误差量两个基本概念,对负数公差进行了解释;由此将公差的值域从正数扩展为任意数,也将误差补偿量及补偿范围纳入公差控制的范畴并使其实现了数字化描述,符合新一代GPS公差体系的要求. 对负数公差进行解释后,装配尺寸链中的公差与误差补偿量可实现同步计算,便于计算机辅助公差设计,也使概率法计算含补偿件的装配尺寸链的公差更加准确.      

云制造环境下的演化博弈公差分配方法

针对云制造环境下复杂多样的制造资源对产品装配尺寸链公差分配的影响,提出了一种基于演化博弈的公差分配方法。首先以同属一个尺寸链中的各公差单元为博弈方,综合考虑公差设计方案的质量损失和资源价格两方面,将装配质量要求和成本转换为公差单元选择制造资源后的总支付,以公差单元对资源的选择为博弈策略,建立演化博弈模型;然后,构造模型的复制动力学方程,模拟不同用户的策略适应过程;最后,运用Lyapunov第二方法证明该模型能够收敛至演化均衡,并利用分布式迭代算法进行求解。以车身前端装配总成公差分配设计为例,验证该模型及算法的可行性与有效性,实验结果表明:质量损失系数对资源选择策略无影响,但会影响总支付;所提演化博弈方法与非合作博弈方法、线性加权方法相比,可降低公差分配方案的质量损失及总支付,平均降低了28.3%～54.0%和18.2%～63.6%。将该演化博弈方法应用于装配尺寸链公差分配设计,实现了云制造环境下依据公差设计进行制造资源的选择。     

装配成功率估算方法的研究

装配成功率在公差设计中得到了广泛的应用。较全面地介绍了装配成功率的估算方法,并首次将Taguchi试验法、统计法用于计算装配成功率,给出了这些方法的使用特点,同时对其中一些方法在公差优化设计中作了对比实验。     

平面轨迹机构多目标的运动精度可靠性评价

提出了一种多尺寸概率综合法,对考虑构件杆长公差和运动副间隙的平面轨迹机构进行了运动学设计.构建轨迹点运动误差的概率模型,以运动精度最大失效概率最小化为目标,将可靠性和运动无缺陷作为性能概率约束,建立了机构运动精度可靠性概率优化设计数学模型,并验证了模型的有效性.在满足给定运动输入输出关系的前提下,优化出了各配合方案的最优杆长及允差等设计参数.根据铰点配合方案及优化获得的杆长尺寸公差均值,得到了不同铰点配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度;结合预估制造成本,进行方案综合评价.研究结果表明铰点B,C,A和D的配合间隙对机构运动精度可靠度的影响程度依次增大.兼顾成本和可靠度,给出了最优设计方案.     

基于改进的萤火虫算法的车身公差优化

为了在提高车身装配质量的同时最大程度地降低制造成本,将新兴的萤火虫算法引入到车身公差优化中.以某车型的前、后车门间隙和面差的误差优化为例,建立了公差-制造成本优化模型,利用改进的萤火虫算法对模型进行优化计算.结果表明该方法可用于车身公差的分配优化中,实现公差精度与制造成本的兼顾.     

计算机辅助工艺过程设计中工艺尺寸链解算的研究

论述了工艺过程设计中工序尺寸公差的初拟及其调整问题,并对此建立了通用算法.针对目前计算机辅助工序尺寸计算中公差校核、工序尺寸公差调整等关键问题,提出了“高精度优先保证”公差调整原则,为解算工艺尺寸链提供了一个经济合理确定工序公差的新途径。     

膜片弹簧设计的概率优化研究

详细讨论了膜片弹簧尺寸参数的公差范围对其载荷、强度性能的影响 ,建立了膜片弹簧的优化设计数学模型 ,并运用概率统计方法确定约束条件 ,编制概率优化程序 以某膜片弹簧为例进行仿真计算 ,对比概率优化前后膜片弹簧的产品合格率 ,分析原因 ,得出了膜片弹簧主要尺寸的公差带宽是影响其生产成本的关键因素的结论 ,因而应适当控制公差带值 仿真计算结果表明 :概率优化设计方法提高了膜片弹簧的设计水平 ,进而掌握了其产品质量控制的主动权 ,使生产成本得到降低     

面向过程的多工位薄板装配公差综合

针对多工位薄板装配过程,建立了一种新的公差综合方法.通过分析夹具定位偏差与公差的关系,利用偏差流传递的状态空间模型建立了公差综合的约束函数,以制造成本为目标函数,利用Matlab实现了优化的公差综合方法,同时研究了过程损失对产品质量的影响.结果表明,该方法在确保装配质量的前提下,显著降低了制造成本.     

考虑齿轮泵性能的公差优化设计

考虑齿轮泵性能与影响性能的重要因素端面间隙,探讨性能、间隙与公差之间的映射关系.引入最优间隙的概念,定义新函数为装配间隙与最优间隙之差,以新函数与齿轮泵性能为目标函数,各关键零部件的公差加工精度为约束,建立公差优化模型,利用上述优化模型计算出齿轮泵齿轮机构与装配组成环的公差,为齿轮泵公差优化设计提供了依据,最后以某型号齿轮泵为例,验证该模型的有效性.     

考虑装配约束条件有效性的统计公差最优解

基于负平方形式的加工成本-公差函数和田口质量损失函数,用方和根法建立装配精度约束条件,分别对两种公差优化数学模型采用拉格朗日方法进行求解:第一种模型仅以制造成本最小为目标;第二种模型以制造与质量损失的总成本最小为目标.分析了装配精度约束条件在以上两种公差优化模型求解过程中的作用:第一种模型的目标函数随着公差的增大而减小,因此装配精度必定为有效约束条件;第二种模型的目标函数未必随着公差的增大而减小,因此装配精度约束不一定是有效约束条件.推导了第二种模型在装配精度约束条件有效和无效两种情况下公差的解析最优解,并用实例验证了所提出方法的有效性.     

基于现值质量损失的相关特征产品的公差设计

考虑产品质量特征随着时间退化的影响.用多变量质量损失函数在连续复利条件下,把产品特征的退化作为一个连续的现金流量函数建模,从而建立了相关特征产品的期望质量损失现值与其公差的函数关系;在此基础上把质量损失的现值和产品随时间退化的影响集成到总成本模型中.提出了相关特征产品公差设计新的优化模型.产品的优化公差通过使总成本(制造成本与期望质量损失现值之和)最小化而获得,一个板簧公差设计的实例验证了该模型的有效性.     

膜片弹簧设计的概率优化研究

详细讨论了膜片弹簧尺寸参数的公差范围对其载荷、强度性能的影响,建立了膜片弹簧的优化设计数学模型,并运用概率统计方法确定约束条件,编制概率优化程序。以某膜片弹簧为例进行仿真计算,对比概率优化善后膜片弹簧的产品合格率,分析原因,得出了膜片弹簧主要尺寸的公差带宽是影响其生产成本的关键因素的结论,因而应适当控制公差带植。仿真计算结果表明：概率优化设计方法提高了膜片弹簧的设计水平,进而掌握了其产品质量控制的主动权,使生产成本得到降低。     

公差尺寸链分析在起落架联动设计中的应用

本文分析了某机型前起落架联动机构运动原理,研究了制造装配公差对联动机构的影响。通过尺寸链原理计算了各个装配点公差以及零件尺寸公差造成的起落架收起位置和放下位置偏差,进一步计算了舱门开度的偏差,从而设计起落架舱门的预留间隙。     

一种共用定位销的多工序夹具布局优化设计准则

针对多工序装配过程中一种共用定位销的夹具布局优化设计问题,提出了一种设计计算准则.首先,由状态空间方程推导出用于描述多工序装配过程单一零件尺寸偏差状态传递和累积的状态空间模型.之后,采用数学公式推导和统计学方法由该模型得到了用于描述关键产品特征平移偏差和角位移偏差间关系的协方差矩阵.依据该矩阵的统计学意义,提取矩阵的迹作为夹具布局优化设计计算准则.采用一四工序的装配实例,由交换算法进行验证.结果表明,与传统设计准则相比,所提出的夹具布局优化设计准则使用点的平面欧式距离计算代替了复杂的高维矩阵计算,不仅和传统设计准则同样有效,而且计算效率更高,节约了计算成本.     

基于区间分析的非概率稳健优化设计

提出了一种新的基于区间分析的非概率稳健优化设计模型.利用非线性区间数规划和函数的区间扩张,对稳健性指标进行了计算,将含有区间参数的常规稳健优化模型转化为确定性的稳健优化模型,转化后的模型能够根据设计者要求实现任意指定稳健性的优化目标,最终建立了两级稳健优化设计模型.该模型无需知道设计参数的概率分布函数,也不要求目标函数...