集成加工作业选择与公差分配的智能优化方法及应用研究

摘要

随着全球化市场竞争日益激烈,产品质量受到前所未有的重视。机械产品的质量标准(精度、耐用度与可靠性等)在很大程度上决定于公差原则的合理性。论文系统研究了机械产品公差分配问题所涉及的关键技术和带有现实约束条件问题的解决方法。面对多种不同加工作业选择的实际制造环境,智能优化技术的运用对提高制造质量控制和促进智能公差分配等方面都具有重要的学术价值与现实意义。
　　本研究提出了基于智能优化技术的公差分配方法,建立机械产品制造成本与公差之间的关系模型,以总制造成本最小化作为设计公差优化目标函数;同时以装配精度、设计功能等质量要求作为约束条件对尺寸链中公差进行优化分配。特别是考虑到当前机械企业的制造环境信息,对于多种加工作业可选的零部件制造过程,其成本与公差关系也各不相同。因此,集成加工作业选择与公差分配的智能优化方法,既配合了加工作业选择控制技术,同时又协调了制造成本与产品质量水平两者制约关系,从而达到最优平衡。本文的主要研究工作与成果如下:
　　首先,概述了公差分配理论与关键技术,总结和对比公差分配常用方法,并且分析各自的优缺点。
　　接着,本文考虑加工作业选择的影响因素,建立了加工作业选择的模型。对于需要不同加工作业零部件的公差分配,通过选择最合适的作业组合来达到总制造成本最小的目的,既满足零部件的公差标准,又使得总加工成本较小。
　　第四章,对于集成加工作业选择的公差分配约束优化问题,文章利用遗传算法和粒子群算法,构建了合适的离散化约束处理机制;同时,提出基于师生交流机制来求解约束优化问题的新型算法 TLBO,并利用已有文献中算例对提出不同算法的求解效果进行比较和检验。
　　第五章,利用本文提出的建模方法和优化方法解决了机床装备制造企业关于质量与成本控制方面的难题,验证了本文研究方法在实际制造环境求解公差—加工作业选择问题的合理性和有效性。
　　最后,总结全文研究内容和结论,分析概述进一步的研究方向和内容。

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变量注释表

1 绪论

1.1研究背景、目的及意义（Background,Aim andSignificance）

1.2制造过程的公差设计相关概念（Theories and Methods of Tolerancing in Manufacturing Processes）

1.3国内外研究现状（Literature Review）

1.4研究内容与技术路线（Contents and Route）

2机械制造公差分配理论

2.1公差分配方法(Methods of Tolerance Allocation)

2.2加工成本-公差关系模型（Relationship Model of manufacturing cost-tolerancing）

2.3 本章小结（Summary）

3 考虑加工作业选择的建模方法

3.1加工作业选择的影响(Influence of Manufacturing Process Selection)

3.2公差-加工作业选择问题及建模方法(Modeling Method of Tolerance Allocation Based on Manufacturing Process Selection)

3.3 本章小结（Summary）

4 基于智能优化算法的公差分配方法4Optimization Approach

4.1离散化约束优化问题及其表达机制(Expression Mechanism andProblem of Dissociated Constraint Optimization Approach)

4.2常用优化算法的问题建模方法与步骤(Function Models and Steps of Several Optimization Algorithm)

4.3师生交流算法(Teaching-Learning-Based Optimization Algorithm)

4.4结果分析与比较（Analysis and Compare of the Results）

4.5 本章小结（Summary）

5实例应用

5.1锻压机床曲轴装配实例(Exampleof Crankshaft Assembly)

5.2模型建立(Model Establishment)

5.3结果分析(Result Analysis)

5.4 本章小结（Summary）

6 结论与展望6 Conclusions

6.1 全文总结(Summary)

6.2 研究展望(Research Prospect)

作者简历

一、基本情况

二、学术论文

三、实用新型专利

四、获奖情况

五、研究项目

学位论文数据集