旋转叶轮机械工艺决策支持技术与系统研究

摘要

工艺规划是工艺设计人员根据机械制造工艺学的相关原理和方法，规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的关键技术活动，科学合理地进行产品工艺优化决策是企业核心技术竞争力的重要体现，也是提高企业生产效率、降低制造成本和生产能耗的有效手段。旋转叶轮是涡轮机的核心部件，其加工质量对涡轮机性能有决定性的影响，但其结构复杂，特别是复杂的叶片曲面加工一直是制约产品整体性能提升的瓶颈，也是衡量叶轮加工工艺水平的重要标志，因而关于旋转叶轮工艺改进优化的研究一直是机械制造领域的一项研究热点。
　　 鉴于工艺规划在机械制造领域的重要性和旋转叶轮的重要功用及其结构特征，本文以整体提升旋转叶轮机械工艺决策水平为研究目的，以重庆某增压器厂的叶轮产品为研究对象，提出了一套旋转叶轮机械工艺决策方法，并基于该方法设计了一套原型系统，从而为旋转叶轮加工工艺的优化决策提供技术支撑。
　　 首先，研究旋转叶轮工艺路线优化方法。根据旋转叶轮的结构特征，将工艺人员实践经验和科学算法有效结合，提出一种基于模糊综合评判和遗传算法的旋转叶轮工艺路线优化决策方法，通过基于模糊综合评判的工艺特征加工方案决策和基于遗传算法的工序/工步优化排序，最终得到可行并优化的工艺路线。
　　 其次，研究旋转叶轮切削参数优化方法。通过分析旋转叶轮加工特征，建立面向多工序的切削参数优化模型，并根据优化问题特征设计一种复合形算法对模型进行求解，最终得到科学合理的切削参数。
　　 再次，对机械工艺决策过程中的部分关键技术进行了研究。考虑生产过程中工序质量预测和出现质量问题时的有效追溯，研究工序关联关系；考虑在工艺设计阶段有效规避生产过程中频繁出现的瓶颈工序，研究瓶颈工序预测方法与规避及处理策略；提出一种工时定额制定方法，实现工时定额的科学规范管理。
　　 最后，基于上述方法体系，设计了一套旋转叶轮机械工艺决策支持原型系统，包括系统业务流程、技术方案、体系结构、功能模型以及数据库信息模型等的设计。并将本文研究内容在重庆某增压器厂叶轮产品的工艺设计中进行了应用，取得了良好的应用效果。