成组技术在机床轴类零件加工中的应用研究

发布时间：2020-03-23 17:00

【摘要】：随着我国对制造业发展的要求越来越高,我们对制造高档机床的需求也越来越迫切,另一方面,由于市场的多元化发展机床产品的设计也越来越趋于个性化,其主要的生产方式已由原来的少品种、大批量变为多品种、小批量,因此机床制造企业都将面临如何在这种不利于批量生产的形势下提高生产效率和经济效益的问题。而成组技术的发展和应用恰好为解决这类问题提供了有效的方案,又因为机床产品中的轴类零件大多数属于多品种、小批量生产,并且在零件结构和工艺方面有着较高的相似性,在传统的轴类零件加工工艺设计过程中,存在工艺设计的重复性、同类零件工艺的多样性、工艺链排序缺少标准化和规范性等问题。针对上述问题,本文将以成组技术为切入点,以机床轴类零件为目标,结合零件编码系统和遗传算法来研究成组技术在多品种、小批量产品加工中的应用。本文的主要内容如下:首先,对该企业所生产的轴类产品的结构特征和加工工艺进行分析,并结合对德国OPIZT零件编码系统的研究,自行编制出了一套适用于该企业和本文研究目标的编码系统,在对样本零件进行编码之后通过特征编码计算出了每个零件之间的相似度系数。其次,建立基于遗传算法的零件分组数学模型,将零件之间的相似度系数以矩阵的形式表达,并带入该数学模型中;再通过构造遗传算法中的染色体矩阵以及各种遗传算子使它们能够符合该模型的约束条件;然后在matlab中编程、仿真,完成对该模型的寻优求解,并以零件组中相似度系数之和作为评价零件分组的指标,与此同时也使用传统的编码分组法对样本零件进行分组,最后,通过仿真结果和传统编码分组结果的对比,表明基于遗传算法的分组方法的确能有效地对零件进行分组。最后,在遗传算法的基础上建立了零件加工工艺的排序模型,并以某车床主轴为实例使用遗传算法来对其加工单元的顺序进行寻优和求解,结果表明仿真得出的加工顺序与实际生产中的工序安排是吻合的。由此可见将成组技术应用在机床轴类零件的加工中是可行有效的,遗传算法在零件分组和工艺排序中的应用也是很有实际意义和发展潜力的。
【图文】：

成组技术,基本原理

是将生产制造中结构特征或加工工艺特征相似的零件组合成一个零件组，以便在逡逑生产制造的时候就可以依据零件组来统一安排和规划生产步骤，从而很大程度地逡逑提高生产效率。从图２．１中可以直观地看出其基本原理以及相关生产环节中的逻逡逑辑关系［２８］。逡逑很明显零件成组最根本的前提条件是不同零件之间所具有的相似性，这种相逡逑似性包括形状、工艺以及尺寸的相似，而其中加工工艺的相似又以安装、加工、逡逑测量的相似为基础，因为只有采用相似的夹具来固定、相似的量具来测量以及相逡逑似的加工方法来加工才能在加工工艺环节提高生产效率。在具备了上述相似性的逡逑前提之后，成组技术得以实现的第二个关键条件就是要建立相关零件的分类编码逡逑系统来对相似零件分类和编码，只有建立这个完善的编码系统才能科学有效地对逡逑相似零件的相似度做出准确的评估，由此可见成组技术能否有效实施很大程度上逡逑取决于零件分类编码系统的好坏。综上可以看出，如果某些零件客观课上具有相逡逑似性

模型图,模型,零件,零部件

~J逦ｍｍ逦１邋ｍｆ逡逑图２．１成组技术的基本原理图逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｔｈｅ邋ｂａｓｉｃ邋ｅｌｅｍｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ＧＴ逡逑有研究数据表明，所有机械产品的零部件都可以按相似度的不同分为以下三逡逑种类型：逡逑第一种，特殊件，这类零件往往结构复杂且具有很强的专用性和不可替代性；逡逑第二种，相似件，这类零件一般来说具有品种多、数量大、结构不算复杂的特点，逡逑他们往往有着相似的功能，有时甚至可以相互替换，但是在外形结构和尺寸大小逡逑上有着略微的差异；第三种，就是标准件。而以上三种类型的零件在所有零部件逡逑中占的比例分别大约为５％？１２％，邋７０％，邋１８％￣２５％。那么，，在多品种、小批量的逡逑生产中为了提高生产效率和经济效益就需要我们利用零件间的相似性把一些加工逡逑过程进行整合，以每个零件组为单位进行生产，从而达到我们既定的目标。逡逑ＧＴ技术的核心在于将多品种、小批量生产中为数众多的零件按其相似程度逡逑的不同分成具有一定相似性的零件组
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG502

【参考文献】