面向自动生产线的预防性刀具更换决策方法

摘要

刀具是切削加工系统的重要组成部分，是影响产品质量的重要因素。批量生产过程中，刀具切削性能会随使用时间增加而逐渐退化，进而影响加工质量，因此必须对刀具进行更换以避免出现严重质量损失。然而，频繁的刀具更换会造成大量生产中断，降低有效生产率，增加刀具成本；而更换周期过长又会增加刀具故障的概率，进而增加额外的维护成本。本文以周期性产品检测模式下机械加工过程为研究对象，对随机刀具寿命条件下的刀具更换决策问题进行研究，旨在为周期性产品检测模式下的刀具更换决策提供一种理论方法。
　　论文对机械加工过程刀具磨损的原因进行了分析，讨论了刀具使用寿命的选择方法。基于刀具使用寿命与切削速度关系的理论分析，研究了确定切削条件的方法。相同切削条件下，刀具使用寿命往往具有一定的随机性，论文对几种常见的随机刀具寿命模型进行了比较，重点讨论了威布尔刀具寿命模型及其数据拟合过程。
　　以批量生产模式下的机械加工过程为研究对象，提出了一种基于检测周期n与检测频次m的(n, m)刀具更换策略，分别建立了以合格产品期望平均总成本最低和有效生产率最高为优化目标的刀具更换决策模型，并设计了基于反复迭代的(n, m)刀具更换策略参数最优值搜索算法。论文还对刀具更换决策模型的灵敏度进行了分析。
　　以有效生产率、换刀次数、质量损失等作为性能指标，通过仿真实验对基于检测周期与检测频次的(n, m)刀具更换策略和基于故障的刀具更换策略进行了对比分析。结果表明，本文所提策略在提高有效生产率、减少质量损失以及避免刀具故障等方面具有一定优势。

目录

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中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 论文的研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3论文的主要内容

2 刀具使用寿命及分布函数

2.1 刀具磨损

2.2 影响刀具使用寿命的主要因素

2.3 确定刀具的使用寿命

2.4 刀具寿命分布函数

2.5 本章小结

3 基于周期性产品检测的预防性刀具更换决策模型

3.1 引言

3.2问题描述及模型假设

3.3 时间建模

3.4 成本建模

3.5 基于周期性产品检测的预防性刀具更换决策模型

3.6 算例及模型敏感度分析

3.7 本章小结

4 仿真分析

4.1 引言

4.2 系统仿真介绍

4.3 仿真实现

4.4仿真分析

4.5 本章小结

5 结 论

致谢

参考文献

附 录