面向大规模定制产品的公差设计与优化方法

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大规模定制(mass customization,MC)是批量生产(batch production,BP)和定制生产(custom manufacturing,CM)的集合,它以反映客户定制需求的定制参数为输入,采用先进的设计方法和生产模式,高效地生产出满足客户需求且成本较低的个性化产品。公差是产品特征的一个关键设计点,在产品设计中,对于保证产品质量、提高可靠性、降低成本等有重要作用。在大规模定制产品的设计阶段就进行合理的公差设计,不仅能指导产品的后续加工制造,而且对于保证定制产品的质量有重要意义。因此,本文将先进的公差设计理论与定制技术相结合,针对客户对定制产品尺寸公差的要求,基于统计公差法,通过构建产品组成零件之间的尺寸约束链,运用程序派生出其它特征尺寸公差。本文主要的研究内容为:第一,针对大规模定制产品特点,为了快速、合理地派生出定制产品的公差,提出了面向大规模定制产品的公差设计的总体解决方案,阐述了公差设计极值法和统计公差法的基本原理,并给出了基于统计公差法的定制产品尺寸公差派生方法。第二,针对结构复杂的装配体,提出了一套分析装配体结构和特征的方法。通过分析得出功能要求和特征尺寸之间的约束关系,为构造公差优化设计中目标函数和约束条件奠定基础。此外,根据分析结果,构造目标函数-最小化总成本和质量损失,并考虑实际工序能力以进行约束条件建模。第三,设计了公差派生过程的算法,并利用Matlab、Lingo等软件工具进行了编程实现与求解,最后给出了具体实例进行演示。最后,根据所述理论和方法,综合运用VB、Pro/E、SQL2000技术,开发了大规模定制产品的公差设计系统,对系统的总体框架和关键模块进行说明。随后借助具体产品,介绍了系统应用情况和结果。结果表明,本文提出的面向大规模定制产品的公差统计方法、公差求解模型以及基于遗传算法的求解过程均是可行的。本文共有图52幅,表13个,参考文献54篇。
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