废旧机床再制造设计质量控制方法研究

发布时间：2020-08-20 23:55

【摘要】：机床再制造是一种基于废旧资源循环利用的机床制造新模式,不仅能够有效地节约资源、保护环境,还能成为新的经济增长点。但目前我国的机床再制造发展比较缓慢,缺少系统而深入的再制造设计质量控制方法,在很大程度上导致再制造机床质量不稳定、竞争力不强、缺乏社会认可度。随着机床行业的竞争愈演愈烈,要使再制造机床的性能和质量达到甚至超过新机床,必须对废旧机床进行再制造设计。由此本文提出一种基于健壮性的废旧机床再制造设计质量控制方法,对于保证再制造机床的质量,提升再制造机床的市场竞争力,促进机床再制造产业发展具有重要意义。本文在国家自然科学基金项目(51305279)的资助下,以沈阳精新再制造有限公司为依托,对废旧机床再制造全过程进行深入分析,尤其是对再制造设计过程的质量控制方法进行系统而深入的研究,主要研究内容如下:(1)针对废旧机床再制造质量不稳定的问题,揭示质量特性在不同阶段的映射和转换关系,建立了废旧机床再制造全过程质量模型,并构建了基于健壮性思想的再制造设计质量控制架构,为质量控制研究提供理论基础。(2)针对废旧零部件回收质量不确定的问题,提出了基于多指标区间数的可拓综合评价与分类方法。可有效评价废旧零部件的可再制造质量属性,并区分可再制造的程度,为再制造工艺决策提供科学依据。(3)针对再制造机床竞争力较低的问题,建立了基于QFD与模糊非线性回归的再制造设计质量参数规划模型。可充分考虑离散值对模糊关系的影响,使顾客需求与再制造设计参数之间的关系、以及设计参数之间的自相关关系的模糊输出最小,对再制造机床进行总体质量规划,从而提高顾客满意度。(4)针对废旧机床性能结构限制与顾客需求提升之间的冲突问题,提出了将TRIZ与可拓理论优势互补的再制造设计冲突消解方法。构建再制造设计技术冲突矩阵并获取发明原理,对冲突结构物元进行可拓变换形成可拓发散树,再通过可拓优度决策确定最优的再制造设计方案。(5)针对废旧零部件再制造工艺决策具有多目标、多属性和不确定性的难题,提出一种基于可拓灰色关联的再制造工艺决策方法。构建灰色区间数决策矩阵,充分考虑决策指标之间的关联性,建立基于可拓灰色关联优属度的决策模型,确定最优的再制造工艺方案。以CAK6136废旧机床再制造设计为例,对本文提出的质量控制方法进行验证。首先以其导轨为例对废旧零部件可再制造质量属性进行评价;在此基础上充分考虑顾客满意度,进行总体的再制造设计质量参数规划;然后以其主轴箱为例进行再制造设计冲突消解,确定最优的再制造设计方案;最后以其导轨为例进行工艺决策,确定优化的再制造工艺方案。实践表明:所提出的方法可有效保证再制造设计过程的效率与质量,大幅提升再制造机床的综合性能和顾客满意度,再制造效益显著。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG502
【图文】：

全球,工业,再制造,绿色再制造

图 1.1 全球工业智能化趋势Fig. 1.1 The intelligent trend of global industries2017 年我国工业和信息化部发布了《高端智能再制造行动计划（2018—2020 年）目标包括：“到 2020 年，我国的智能检测和成形加工技术达到国际先进水平；50 项高端智能再制造相关标准；推动建立 100 家高端智能再制造示范企业等[1动计划中还明确指出重型机床关键件的再制造技术是重点研发领域之一，由此能化必将成为机床再制造的重要发展趋势。.4 再制造产业化及管理策略研究现状再制造作为一个蕴藏着巨大经济价值的新兴产业，受到国内外广泛的重视，纷制造产业化的经验、存在的问题、发展策略等进行研究。1985 年在世界银行的资助下，Robert T. Lund 完成了重要报告《再制造：美国的对发展中国家的启示》，其中绿色再制造产业的经济管理和市场导向问题是重点象，既总结了美国在绿色再制造方面的己有经验，又极大地推动了世界范围内

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3）。图2.3 废旧机床再制造全过程质量模型Fig. 2.3 Quality model of the used machine tools remanufacturing process（1）再制造预处理过程：包括废旧机床的回收鉴定、整机性能检测与质量评估（分为两个等级：恢复、升级）、拆卸、清洗、废旧零部件检测、废旧零部件质量评价与分类（针对回收质量高度不确定、再制造价值较高的机械零部件，分为三个等级：可重

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30图 2.5 健壮性设计过程Fig. 2.5 The process of Robust DesignMEA：是用来识别在总体设计中潜在弱点的分析技术，通过系统、子系层次的展开，自上而下逐级分析；FMEA：适用于产品设计阶段的故障模式与影响分析，检查产品设计是，包括产品功能性能、顾客特殊要求、可维修性、可用性等要求；FMEA：适用于工艺设计和生产制造过程的故障模式与影响的分析，包零件生产、制造、处理、成品组装、运输、交付等一些列过程。A 除了定性分析，还定义了量化指标——风险关键指数（RPN），由失效ousness）、失效发生率 O（Occurrence）和侦测度 D（detect）组成，以数式风险。在产品设计或生产工艺实施之前应用 FMEA 方法，可提前发并消除潜在风险，从而避免在样机阶段或在大批量生产阶段发现产品缺大损失。

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