复杂零件加工过程质量控制理论与方法研究

发布时间：2020-07-14 04:34

【摘要】：复杂零件是指结构复杂、多质量特征、多加工工序、高制造精度的机械零件,其加工过程的质量控制是提高产品质量和企业竞争力的基础。本文以复杂零件加工过程质量控制为对象,采用理论分析与工程应用相结合的研究方法,重点研究复杂零件加工过程误差传递建模、误差源可诊断性分析和识别、加工过程工艺能力指数计算及调控、加工过程装夹规划选择等核心技术,构建复杂零件加工过程质量控制的理论基础,提出面向装配的复杂零件加工过程质量控制方法。论文的主要研究内容如下： (1)在分析复杂零件加工过程特征和误差源的基础上,提出复杂零件加工过程误差传递的状态空间建模理论。采用微分运动矢量描述工件,采用齐次变换建立复杂零件加工过程误差传递模型,确立复杂零件加工质量特征误差与加工过程中各种过程参数之间明确的数学关系,实现复杂零件加工过程误差传递的量化分析,并用实例加以验证。 (2)复杂零件加工过程误差信息传递和误差源识别问题研究。在分析复杂零件加工过程误差信息相关性的基础上,提出一种误差源的在线识别方法。通过把误差传递模型转化成线性混合形式,建立加工过程误差源的识别模型；参考线性混合模型中可识别性的概念,建立复杂零件加工过程误差源的完全可诊断模型和部分可诊断模型,提出部分可诊断加工过程的最小可诊断类和可诊断性分析方法；将多元方差成分分析方法引入到加工过程诊断中,结合工程实例,提出基于参数估计和检验统计的复杂零件加工过程误差源在线识别方法,实现加工过程误差源的快速识别。 (3)复杂零件加工过程工艺能力问题研究。在研究复杂零件加工过程调整策略的基础上,建立复杂零件加工过程工艺能力的观察模型；采用田口质量损失函数,提出复杂零件加工过程的工艺能力指数的计算方法；为获得效能最优的过程工艺能力调控方法,提出两层的复杂零件加工过程工艺能力影响参数的敏感性分析模型,以此确定过程调整的方向和方位；结合工程实例,提出复杂零件加工过程工艺能力调控方法。 (4)复杂零件加工过程装夹规划优化问题研究。基于复杂零件加工过程误差传递模型,建立复杂零件加工装夹误差传递模型和以满足质量规范且加工成本最小为目标函数的装夹规划优化模型,并采用动态规划理论求解,实现复杂零件加工装夹工艺参数的优化配置。 (5)面向装配的复杂零件加工过程质量控制问题研究。在分析面向装配的复杂零件加工过程质量控制问题的基础上,提炼出其核心技术,提出装配中选配度的计算公式；在研究单个复杂零件加工过程质量控制流程的基础上,提出面向装配的复杂零件加工过程质量控制流程；结合工程实例,提出面向装配的复杂零件加工过程质量控制方法。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TH161.1
【图文】：

工序图,质量图,质量控制图,过程图

制技术就成为实现高精度、高质量制造的核心技术，是制造技术的重要研究方向之一。复杂零件的加工过程是一个串行与并行相结合的多工序、高精度过程，例如发动机制造、汽车生产等。如图1一1中的发动机部件就是典型的复杂零件。图1一I复杂零件的例子一发动机缸体.2复杂零件加工过程质量控制的现状及存在的问题针对复杂零件的加工过程，传统质量控制方法面临着以下挑战:(l)目前，零件加工质量控制通常是针对单工序的，将一个生产过程划分成多个工序，然后在这些工序后面加入质量检验和控制点，或应用统计过程控制方法以提高该工序的质量。它没有考虑复杂零件加工过程中多因素藕合现象的存在，仅仅是对各工序的每个零件质量特征进行独立分析，虽然近年来两种

组织结构,复杂零件,质量控制,加工过程误差

武汉理工大学博士学位论文从工艺设计的角度出发，在复杂零件加工过程误差传递模型的基础上，建立复杂零件加工过程中的装夹误差传递模型，在该模型的基础上，研究复杂零件加工过程中的最优装夹规划选择方法，并提出其求解算法。5)面向装配的复杂零件加工过程质量控制方法研究根据复杂零件加工过程的最终要求，研究面向装配的复杂零件加工过程质量控制方法，分析其控制过程和核心技术，推导面向装配的复杂零件加工过程质量控制效能的量化评价公式，研究单个复杂零件和面向装配的复杂零件加工过程质量控制的实现流程。本论文研究内容的组织结构如图1一2所示。

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工序k阵州工序伞1卜奋最终加工完成的复杂零件据.一一汗如▲一泞一，，一工图2一2复杂零件加工过程当复杂零件经过这多个工序时，一般具有以下的特性:1.多工序并行和串行的混合结构;2.因为一道工序的输出是另一道工序的输入，故采用前馈或反馈的回路，使得某一道工序的零件质量不仅受当前工序误差的影响，也受前道工序传递下来的误差的影响，导致最终零件的质量是所有工序误差的累积;3.每一工序中包含有多个过程和特征变量，这些变量通常有着不同的数据类型和不同的范围，导致了加工过程中含有混合数据类型和多种不同类型的变量;4.共同的和随机的特性，也就是说，最终的零件质量取决于加工过程中每个工序的累积。复杂零件加工过程的特征如图2一3所示。原材料或输入_「件最终零件工序1}二序2[序N_仁序中确定的过程/产品变量}二序中白由的过程变量戈

【参考文献】