一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法：1)多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建，用于分析復(fù)雜產(chǎn)品裝配零部件之間的多尺度誤差傳遞關(guān)系，實現(xiàn)對復(fù)雜產(chǎn)品裝配關(guān)系的形式化描述；2)多尺度誤差累積效應(yīng)分析，通過分析網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不同尺度上節(jié)點間的耦合關(guān)系，建立復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程的誤差累積效應(yīng)方程，定量地分析過程誤差對產(chǎn)品裝配質(zhì)量的影響；3)誤差敏感性分析與控制，建立裝配過程誤差的敏感效應(yīng)方程，通過識別影響產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感方向，并執(zhí)行相應(yīng)的誤差補(bǔ)償措施，實現(xiàn)對復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量問題的分析與控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說明】一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于制造過程質(zhì)量控制領(lǐng)域，涉及一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程中存在著多種誤差傳遞效應(yīng)，如裝配零部件的加工誤差通過裝配關(guān)系演化成裝配誤差，以及裝配過程由于定位、約束、基準(zhǔn)關(guān)系新產(chǎn)生的裝配誤差都會影響最終產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。針對裝配過程的質(zhì)量改進(jìn)問題，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界從不同的角度進(jìn)行了廣泛的研究，并提出了相應(yīng)的解決方案:1)許本勝等人通過構(gòu)建裝配功能相對于各零件裝配特征變動的雅克比矩陣，并結(jié)合特征自由度和變動理論，提出了基于特征自由度變動的裝配誤差累積建模方法[許本勝，黃美發(fā)，鐘艷如等.基于特征自由度變動的裝配誤差累積建模研究[J]，現(xiàn)代制造工程，2006，1:7-9]。2)周思杭等人為了準(zhǔn)確有效地評價不同裝配序列中累積偏差對產(chǎn)品裝配質(zhì)量的影響，在構(gòu)建裝配特征鄰接關(guān)系矩陣和幾何特征公差矩陣的基礎(chǔ)上，提出了基于尺寸變動度的裝配序列偏差傳遞模型及質(zhì)量評價方法[周思杭，劉振宇，譚建榮.基于尺寸變動度的裝配序列偏差傳遞模型及質(zhì)量評價方法[J].機(jī)械工程學(xué)報，2011，47(2):1-8]。3) Zhu等人通過集成產(chǎn)品多樣性與裝配工藝信息定義了評價過程復(fù)雜性的指標(biāo)-操作抉擇復(fù)雜度，對混合裝配生產(chǎn)線進(jìn)行建模，從而達(dá)到減少裝配過程誤差累積的目的[Zhu X, Hu S，Koren Y et al.Modeling of manufacturingcomplexity in mixed-model assembly lines[J], Journal of Manufacturing Scienceand Engineering, Transactions of the ASME, 2008，130(5):0510131-05101310]。4) Ding等人通過分析產(chǎn)品設(shè)計信息以及工藝信息對最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響，提出了面向過程公差的多工序裝配過程質(zhì)量控制方法[Ding Y, Jin J, Ceglarek D et al.Process-orientedtolerancing for mult1-station assembly systems[J], HE Transactions, 2005, 37(6):493-508]。
[0003]現(xiàn)有的針對復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量控制方法的研究主要集中于系統(tǒng)層面上以及設(shè)計階段，并沒有提供一套針對復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程的質(zhì)量控制與改進(jìn)方法以用于指導(dǎo)實際裝配過程。誤差累積建模主要聚焦于過程中最終誤差累積效應(yīng)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，未能給出影響產(chǎn)品質(zhì)量的誤差敏感方向，而提出的混合裝配生產(chǎn)線的建模與配置研究主要從系統(tǒng)層面對過程配置進(jìn)行合理優(yōu)化，以減少過程誤差的累積，但由于過程誤差不可避免且具有不可預(yù)見性，并不能有效地改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法，通過構(gòu)建多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型，量化分析復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程的誤差敏感性，以識別影響產(chǎn)品質(zhì)量的誤差敏感方向，進(jìn)而確定裝配質(zhì)量改進(jìn)的目標(biāo)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:[0006](I)多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建:將復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)行多尺度分解得到不同尺度下構(gòu)成復(fù)雜產(chǎn)品的裝配零部件；通過分析復(fù)雜產(chǎn)品裝配零部件之間的相互關(guān)系，按照裝配過程誤差傳遞的耦合效應(yīng)，將不同尺度內(nèi)的裝配零部件進(jìn)行抽取并建立描述復(fù)雜產(chǎn)品裝配零部件之間相互關(guān)系的多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程的形式化描述；
[0007](2)多尺度誤差累積效應(yīng)分析:通過分析多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)中不同尺度節(jié)點之間的耦合關(guān)系，采用多尺度理論對復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程的誤差累積效應(yīng)進(jìn)行建模，推導(dǎo)出裝配過程的誤差累積效應(yīng)方程，實現(xiàn)對多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型權(quán)重的更新；
[0008](3)誤差敏感效應(yīng)分析與控制:根據(jù)多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型，并在定義裝配過程的空間坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上建立裝配過程的誤差敏感效應(yīng)函數(shù)，通過對所述誤差敏感效應(yīng)函數(shù)進(jìn)行求解，識別出復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程誤差敏感方向。
[0009]所述步驟(3)還包括以下步驟:根據(jù)所述誤差敏感方向制定相應(yīng)的誤差補(bǔ)償措施，實現(xiàn)對復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的控制。
[0010]所述多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建具體包括以下步驟:
[0011]①根據(jù)復(fù)雜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性，將復(fù)雜產(chǎn)品按照粗尺度到細(xì)尺度的遞進(jìn)過程分解成不同尺度層次的裝配零部件，細(xì)尺度下裝配零部件表示單個零件，粗尺度下裝配零部件表示若干個零件裝配而成的組件；
[0012]②分析裝配過程的誤差傳遞關(guān)系，若裝配零部件之間存在誤差傳遞關(guān)系，則該裝配零部件之間有耦合效應(yīng)，否則，無耦合效應(yīng)，其中耦合效應(yīng)包括定位耦合、基準(zhǔn)耦合或演化耦合；定位耦合指由于裝配過程中定位夾具的安裝誤差引起的裝配誤差，基準(zhǔn)耦合指由于裝配零部件的基準(zhǔn)特征的加工誤差引起的裝配誤差，演化耦合指由裝配零部件的定位特征的加工誤差引起的裝配誤差；
[0013]③定義多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)元素的提取規(guī)則，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、邊以及權(quán)重的物理意義；節(jié)點是指裝配零部件，其中包括由單個零件映射得到的細(xì)尺度節(jié)點和組件映射得到的粗尺度節(jié)點，邊是指裝配零部件之間的裝配關(guān)系，權(quán)重是指所述裝配誤差的大?。?br> [0014] ④確定所述邊的初始權(quán)重矩陣，并生成多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型。
[0015]所述多尺度誤差累積效應(yīng)分析具體包括以下步驟:
[0016]令同一尺度內(nèi)任意兩個存在裝配關(guān)系的裝配零部件表示為Ni和Nj,則尺度內(nèi)誤差傳遞函數(shù)表示為:
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建:將復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)行多尺度分解得到不同尺度下構(gòu)成復(fù)雜產(chǎn)品的裝配零部件；通過分析復(fù)雜產(chǎn)品裝配零部件之間的相互關(guān)系，按照裝配過程誤差傳遞的耦合效應(yīng)，將不同尺度內(nèi)的裝配零部件進(jìn)行抽取并建立描述復(fù)雜產(chǎn)品裝配零部件之間相互關(guān)系的多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程的形式化描述； (2)多尺度誤差累積效應(yīng)分析:通過分析多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)中不同尺度節(jié)點之間的耦合關(guān)系，采用多尺度理論對復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程的誤差累積效應(yīng)進(jìn)行建模，推導(dǎo)出裝配過程的誤差累積效應(yīng)方程，實現(xiàn)對多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型權(quán)重的更新； (3)誤差敏感效應(yīng)分析與控制:根據(jù)多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型，并在定義裝配過程的空間坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上建立裝配過程的誤差敏感效應(yīng)函數(shù)，通過對所述誤差敏感效應(yīng)函數(shù)進(jìn)行求解，識別出復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程誤差敏感方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法，其特征在于:所述步驟⑶還包括以下步驟:根據(jù)所述誤差敏感方向制定相應(yīng)的誤差補(bǔ)償措施，實現(xiàn)對復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法，其特征在于:所述多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建具體包括以下步驟: ①根據(jù)復(fù)雜產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性，將復(fù)雜產(chǎn)品按照粗尺度到細(xì)尺度的遞進(jìn)過程分解成不同尺度層次的裝配零部件，細(xì)尺度下裝配零部件表示單個零件，粗尺度下裝配零部件表示若干個零件裝配而成的組件； ②分析裝配過程的誤差傳遞關(guān)系，若裝配零部件之間存在誤差傳遞關(guān)系，則該裝配零部件之間有耦合效應(yīng)，否則，無耦合效應(yīng)，其中耦合效應(yīng)包括定位耦合、基準(zhǔn)耦合或演化耦合；定位耦合指由于裝配過程中定位夾具的安裝誤差引起的裝配誤差，基準(zhǔn)耦合指由于裝配零部件的基準(zhǔn)特征的加工誤差引起的裝配誤差，演化耦合指由裝配零部件的定位特征的加工誤差引起的裝配誤差； ③定義多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)元素的提取規(guī)則，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、邊以及權(quán)重的物理意義；節(jié)點是指裝配零部件，其中包括由單個零件映射得到的細(xì)尺度節(jié)點和組件映射得到的粗尺度節(jié)點，邊是指裝配零部件之間的裝配關(guān)系，權(quán)重是指所述裝配誤差的大??； ④確定所述邊的初始權(quán)重矩陣，并生成多尺度裝配耦合網(wǎng)絡(luò)模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法，其特征在于:所述多尺度誤差累積效應(yīng)分析具體包括以下步驟: 令同一尺度內(nèi)任意兩個存在裝配關(guān)系的裝配零部件表示為Ni和Nj，則尺度內(nèi)誤差傳遞函數(shù)表示為:仏=兩為(2) 式(2)中:HS表示過程誤差在s尺度內(nèi)的傳遞函數(shù)，Ni (t)、Nj (t)分別表示Ni和Nj在t時刻的狀態(tài)向量，Ni (O)、Nj (O)分別表示Ni和％的初始狀態(tài)向量，E (.)表示Ni和％狀態(tài)向量變化的均值，。1、分別表示Ni和％狀態(tài)向量變化的方差；采用關(guān)聯(lián)理論分析不同尺度間的誤差傳遞關(guān)系，則尺度間誤差傳遞函數(shù)表示為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種復(fù)雜產(chǎn)品裝配質(zhì)量的誤差敏感性分析與控制方法，其特征在于:所述誤差敏感效應(yīng)分析具體包括以下步驟:首先，建立復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程的空間坐標(biāo)系，通過空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換推導(dǎo)出等效誤差轉(zhuǎn)換矩陣，實現(xiàn)誤差敏感方向的映射；然后構(gòu)建裝配過程誤差敏感方向的識別函數(shù):
【文檔編號】G05B19/418GK103984331SQ201410240271
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】趙麗萍, 刁廣州, 要義勇 申請人:西安交通大學(xué)