多源多工序加工系统偏差流建模、诊断和控制系统研究

发布时间：2021-02-03 09:49

　　产品尺寸偏差是直接影响产品质量、生产率和市场响应时间等的最重要因素之一。复杂产品的加工系统往往是一个串行与并行相结合的多源多工序制造系统,最终产品质量受到制造过程中所有工序上多个偏差源的影响。除了单个工序上的各种偏差外,不同工序间存在复杂的耦合关系,这些尺寸偏差不断产生、增长、消减、累积和传递,形成了最终产品的尺寸偏差。目前复杂零件的加工过程向着高精度、高效率、高可靠性的方向发展,其重要特征体现为制造过程的可预测性和可控性,制造系统的可维护性和可诊断性。目前国内外学者在单工序尺寸偏差分析、诊断和控制方面已有大量研究成果,但很少从系统层面上对历经多个工序尺寸偏差的累积传递过程进行全面描述,同时缺乏有效的偏差源诊断和控制体系,未能实现尺寸偏差传递分析、预测、诊断、控制一体化。本文以复杂多源多工序加工过程为研究对象,通过对尺寸偏差流建模、诊断和控制,为加工过程的质量偏差预示与消减提供共性技术与方法,确保系统在高质量控制模式下运行。首先研究了多工序加工系统尺寸偏差流分析与建模方法。通过将关键特征偏差映射为随工序延展而不断变化的状态变量,研究如何将各工序之间偏差的影响关系向数学模型进行映射,并描... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：203 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
            1.1.1.1 引言
            1.1.1.2 多源多工序制造过程
            1.1.1.3 产品偏差控制面临的挑战
        1.1.2 研究意义
    1.2 论文的主要内容及贡献
        1.2.1 本文主要内容
        1.2.2 本文主要贡献
    1.3 课题来源
第二章 文献综述
    2.1 尺寸偏差控制国内外主要研究机构
    2.2 多源多工序加工系统偏差分析与预测技术研究现状
        2.2.1 基于统计和时间序列的多工序分析技术
        2.2.2 基于状态变换的多工序偏差传递模型
        2.2.3 基于扫掠实体的尺寸偏差分析
        2.2.4 基于偏差流理论的多工序偏差传递模型
        2.2.5 其它的技术和方法
    2.3 多源多工序加工系统偏差源诊断体系研究现状
        2.3.1 可诊断性分析
        2.3.2 偏差源诊断方法
    2.4 多源多工序制造系统制造偏差控制技术研究
    2.5 目前方法的主要局限
        2.5.1 产品偏差建模与分析技术需要解决的问题
        2.5.2 偏差源诊断体系和控制系统研究需要解决的问题
    2.6 本章小结
第三章 多源多工序加工过程单个偏差流状态空间模型
    3.1 引言
    3.2 关键特征
        3.2.1 关键产品特征
        3.2.2 关键控制特征
        3.2.3 关键特征分析
    3.3 离散事件动态系统
        3.3.1 离散事件动态系统基本特性
        3.3.2 加工偏差状态变化的DEDS
    3.4 偏差传递建模方案
    3.5 坐标系定义
    3.6 零件模型及偏差定义
        3.6.1 零件模型
        3.6.2 偏差定义
    3.7 齐次变换
    3.8 偏差传递建模
        3.8.1 零件安装的齐次变换
        3.8.2 定位基准偏差对偏差累积的影响
        3.8.3 夹具偏差对偏差累积的影响
        3.8.4 加工偏差对尺寸偏差累积的影响
        3.8.5 状态空间模型
    3.9 实例研究
    3.10 本章小结
第四章 单个偏差流状态空间模型的线性化和显式表示
    4.1 引言
    4.2 线性化状态空间模型
    4.3 线性状态空间模型的显式表示
        4.3.1 显式表示分析
        4.3.2 夹具偏差参数的显式表示
        4.3.3 定位基准偏差参数的显式表示
        4.3.4 测量基准偏差的影响
    4.4 线性状态空间模型建模程序
    4.5 实例研究
        4.5.1 夹具和定位基准表示
        4.5.2 夹具偏差
        4.5.3 定位基准特征偏差
        4.5.4 测量基准特征偏差
    4.6 本章小结
第五章 多源多工序加工过程多个偏差流状态空间模型
    5.1 引言
    5.2 多个偏差流状态空间模型
        5.2.1 串并联混合式加工系统描述
        5.2.2 偏差传递状态空间方程的一般形式
    5.3 SPH-MMS模型降维
    5.4 模型的统计特征值
    5.5 建模实例
    5.6 本章小结
第六章 基于KPC-SSM的多源多工序加工系统偏差源诊断
    6.1 引言
    6.2 可诊断性分析
    6.3 偏差源诊断方法
        6.3.1 诊断过程的复杂性
        6.3.2 诊断方法
        6.3.3 估计算法比较
        6.3.4 偏差源的估计
        6.3.5 假设检验
    6.4 本章小结
第七章 基于KPC-SSM的多工序加工系统尺寸偏差控制
    7.1 引言
    7.2 控制器系统结构设计
    7.3 奇异值分解理论
    7.4 不同批次的偏差控制
        7.4.1 控制法则
        7.4.2 控制策略
        7.4.3 可控和不可控子空间
    7.5 同一批次内的偏差控制
        7.5.1 控制法则
        7.5.2 控制策略
    7.6 本章小结
第八章 尺寸偏差传递建模和偏差源诊断与控制实例
    8.1 引言
    8.2 发动机缸盖KPC
    8.3 实验平台
    8.4 状态空间建模
        8.4.1 坐标系定义和零件模型
        8.4.2 零件定位方案
        8.4.3 状态空间模型
        8.4.4 实验结果
    8.5 偏差源诊断
    8.6 偏差控制
        8.6.1 “不同批次之间”偏差控制策略
        8.6.2 “同批次内”偏差控制策略
        8.6.3 映射运算
    8.7 本章小结
第九章 总结与展望
    9.1 主要研究内容
    9.2 本文的创新点
    9.3 将来的研究工作
附录I
参考文献
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
攻读博士学位期间参与的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于支持向量机的加工误差预测建模方法研究[J]. 江亮,刘健,潘双夏.  组合机床与自动化加工技术. 2005(08)
[3]工件位置加工误差的分析与建模[J]. 王庆霞,李蓓智.  组合机床与自动化加工技术. 2005(05)
[4]基于数字化处理的加工误差及统计分析研究[J]. 陈小异.  机械制造. 2005(04)
[5]机械加工误差源模糊智能诊断系统建模研究[J]. 龚雯.  机械设计与制造. 2003(05)
[6]基于模糊理论的机械加工误差源智能诊断方法研究[J]. 龚雯.  组合机床与自动化加工技术. 2003(09)
[7]机械加工误差统计分析与控制系统的设计和实现[J]. 赵友亮,杨有刚,王宏斌.  机械制造. 2003(07)
[8]FMS中加工误差智能建模与预报技术[J]. 魏国强,王世刚,李溢.  应用能源技术. 2003(01)
[9]虚拟加工中的加工误差分析与预测[J]. 马玉林,付宜利,孙宏伟.  机械工程学报. 2002(11)
[10]加工误差建模与预报技术[J]. 祝文生,王世刚.  齐齐哈尔大学学报. 2002(04)



本文编号：3016300