基于混合粒子群算法的复杂机械产品装配质量控制阈优化方法

doi:10.3901/JME.2016.01.130

机械工程学报 ›› 2016, Vol. 52 ›› Issue (1): 130-138.doi: 10.3901/JME.2016.01.130

扫码分享

基于混合粒子群算法的复杂机械产品装配质量控制阈优化方法

王小巧, 刘明周, 葛茂根, 马靖, 刘从虎

合肥工业大学机械与汽车工程学院合肥 230009

收稿日期:2015-01-08 修回日期:2015-08-13 出版日期:2016-01-05 发布日期:2016-01-05
通讯作者: 王小巧，男，1989年出生，博士研究生。主要研究方向为装配质量控制、制造过程监测与控制。 E-mail：wxq20061087@163.com
基金资助:
国家重点基础研究发展计划资助项目(973计划，2011CB013406)

Online Control Threshold Optimization for Complex Mechanical Products Assembly Process Based on Hybrid Genetic Particle Swarm Optimization

WANG Xiaoqiao, LIU Mingzhou, GE Maogen, MA Jing, LIU Conghu

School of Mechanical and automotive Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009

Received:2015-01-08 Revised:2015-08-13 Online:2016-01-05 Published:2016-01-05

摘要/Abstract

摘要： 为提高复杂机械产品的装配精度和服役安全性，提出一种多载荷作用下的基于混合粒子群算法的复杂机械产品装配过程质量控制点控制阈优化方法。分析复杂机械产品装配及服役的特点，定义关键质量控制点的多载荷影响因子；综合考虑装配质量损失成本和装配时间调整成本，建立基于多载荷影响因子的关键质量控制点装配损失-控制阈函数，揭示了质量控制点总损失与控制阈的关系；在保证装配精度的情况下，以总成本最小化为目标，构建多载荷影响因子的装配质量控制阈优化模型，并给出了基于混合粒子群算法的模型求解过程。最后以某型发动机的缸盖拧紧过程为例，将基于多载荷影响因子的模型求解出的产品装配方案结果与应用该方法之前装配结果做了对比分析，结果表明该方法能够显著提高装配质量及服役安全性能，为复杂机械产品装配质量控制阈优化提供了一种方法。

关键词: 多载荷影响因子, 混合粒子群算法, 控制阈优化, 装配损失-控制阈函数, 装配质量

Abstract: To improve assembly precision and service safety performance for complex mechanical products, an online control threshold optimization approach based on hybrid genetic particle swarm optimization is put forward. First, the characteristics of complex mechanical product assembly and service are analyzed, and the key quality control points’ multiple load influence factor is defined. Assembly quality loss cost and assembly time cost are considered, the assembly cost-control threshold function based on multiple load influence factor is established to describe the relationship between the assembly tolerance and the cost. In the case of ensuring the accuracy of the assembly, the online control threshold optimization model is established. And the process of hybrid genetic particle swarm optimization model for gaining the minimum assembly cost is given. Finally, an example of online tolerance optimization model in the assembly process of the engine cylinder head is given. The results show that the method can significantly improve the quality of assembly and service safety performance by comparing analysis the present method and the previous’, and a practical method for complex mechanical product assembly quality online control is provided.

Key words: assembly cost-control threshold function, assembly quality, hybrid particle swarm optimization, multiple load influence factor, online control threshold optimization

中图分类号:

TH161
TP391

王小巧, 刘明周, 葛茂根, 马靖, 刘从虎. 基于混合粒子群算法的复杂机械产品装配质量控制阈优化方法[J]. 机械工程学报, 2016, 52(1): 130-138.

WANG Xiaoqiao, LIU Mingzhou, GE Maogen, MA Jing, LIU Conghu. Online Control Threshold Optimization for Complex Mechanical Products Assembly Process Based on Hybrid Genetic Particle Swarm Optimization[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2016, 52(1): 130-138.

参考文献

[1] JI S，LI X，MA Y，et al. Optimal tolerance allocation based on fuzzy comprehensive evaluation and genetic algorithm [J]. Int. J. Adv. Manuf. Technol.，2000，7(16)：461-468.
[2] NATALIA R，UTPAL R. Optimal tolerance allocation and process-sequence selection incorporating manufacturing capacities and quality issues[J]. Journal of Manufacturing Systems，2004，23(2)：127-133.
[3] CHENG Kuoming，TSAI J C. Optimal statistical tolerance allocation for reciprocal exponential cost–tolerance function [J]. Journal of Engineering Manufacture，2013，227(5)：650-656.
[4] NAIDU N V R. Mathematical model for quality cost optimization[J]. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing，2008，24(6)：811-815.
[5] ISABEL G，ISMAEL S. Statistical tolerance synthesis with correlated variables[J]. Mechanism and Machine Theory，2009，6(44)：1097-1107.
[6] 王波，唐晓青. 机械产品装配过程质量控制决策研究[J].中国机械工程，2010，21(2)：164-168，174.WANG Bo，TANG Xiaoqing. Decision-making of quality control for mechanical assembly activities[J]. China Mechanical Engineering，2010，21(2)：164-168，174.
[7] 郑丞，金隼，来新民，等. 基于非合作博弈的公差分配优化[J]. 机械工程学报，2009，45(10)：159-165.ZHENG Cheng， JIN Sun， LAI Xinmin，et al. Tolerance allocation optimization based on non-cooperative game analysis [J]. Journal of Mechanical Engineering，2009，45(10)：159-165.
[8] 胡鹏浩，费业泰，黄其圣. 考虑受热和受力变形的公差与配合设计[J]. 应用科学学报，2000，18(2)：153-155.HU Penghao，FEI Yetai，HUANG Qisheng. Tolerance and fit design in consideration of thermal and assembling deformation[J]. Journal of Applied Sciences，2000，18(2)：153-155.
[9] 刘明周，赵志彪，凌先姣，等. 基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法[J]. 机械工程学报，2012，48(10)：173-177.LIU Mingzhou，ZHAO Zhibiao，LING Xianjiao，et al. Research on online tolerance optimization for complex mechanical products assembly process based on shortest path[J]. Journal of Mechanical Engineering，2012，48(10)：173-177.
[10] 张根保，刘帅帅，张鹏，等. 质量损失拓展模型及其经济性分析[J]. 中国机械工程，2009，20(17)：2094-2099.ZHANG Genbao，LIU Shuaishuai，ZHANG Peng， et al. Economic analysis on the extensive quality loss model [J]. China Mechanical Engineering，2009，20(17)：2094-2099.
[11] HUANG Y M， SHIAU C S. An optimal tolerance allocation model for assemblies with consideration of manufacturing cost, quality loss and reliability index [J]. Assem. Autom.，2009，29(3)：220-229.
[12] MUHAMMAD A，SAAD H. Relaxation behaviors of gasketed joints during assembly using finite element analysis[J]. Sadhana，2010，1(35)：31-43.
[13] TANG Xiaoqing，WANG Bo，WANG Shuchun. Quality assurance model in mechanical assembly[J]. Int. J. Adv. Manuf. Technol.，2010，51 (9-12)：1121-1138.
[14] 赵延明，刘德顺，曾磊，等. 基于服役寿命分布的产品质量损失建模[J]. 机械工程学报，2012，48(20)：182-191.ZHAO Yanming，LIU Deshun，ZENG Lei，et al. Modeling present worth of product quality losses based on service life distribution[J]. Journal of Mechanical Engineering，2012，48(20)：182-191.
[15] 林忠钦，来新民，金隼，等. 复杂产品制造精度控制的数字化方法及其发展趋势[J]. 机械工程学报，2013，49(6)：103-113.LIN Zhongqin，LAJ Xinmin，JIN Sun，et al. Digital methods of complex product manufacturing precision control and its development trend [J]. Journal of Mechanical Engineering，2013，49(6)：103-113.
[16] HSIEH K L，TONG L I，CHIU H P，et al. Optimization of a multi-response problem in Taguchi’s dynamic system[J]. Computers & Industrial Engineering，2005，4(49)：556-571.
[17] JOHANNES F. A proposal for an economic quality loss function[J]. Advanced Modeling and Innovative Design of Supply Chain，2008，24(6)：811-815.
[18] 刘明周，郭嘉，李旗号. 机械产品精密配合中的选配方法研究[J]. 机械工程学报，2004，40(6)：165-168. LIU Mingzhou，GUO Jia，LI Qihao. Research on the matching method to assembly the mechanical product with the highly precise cooperation [J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering，2004，40(6)：165-168.
[19] 刘明周，张凤琴，吴俊峰，等. 基于田口质量观的机械产品选配方法[J]. 机械工程学报，2006，42(10)：127-131.LIU Mingzhou，ZHANG Fengqin，WU Junfeng，et al. Method of selective assembly about mechanical product based on Taguchi-quality-thinking [J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering，2006，42(10)：127-131.
[20] 刘明周，郭嘉，李旗号. 基于网络流规划的内燃机曲轴与轴瓦选配方法[J]. 农业机械学报，2005，36(8)：23-26,16.LIU Mingzhou，GUO Jia，LI Qihao. Study on matching of internal-combustion engine crankshafts and bearings based on network flow programming [J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2005，36(8)：23-26,16.
[21] 张健中，王庆超. 基于混合遗传粒子群算法的混沌系统数估计[J]. 系统工程与电子技术，2009，31(9)：2212-2214，2248.ZHANG Jianzhong，WANG Qingchao. Parameter estimation for chaotic systems based on hybrid genetic particle swarm optimization [J]. Systems Engineering and Electronics，2009，31(9)：2212-2214，2248.
[22] 钟海金，吴南，郭万兴，等. YC6A柴油机气缸盖螺栓拧紧力矩工艺研究[J]. 内燃机，2006(4)：31-33.ZHONG Haijin，WU Nan，GUO Wanxing，et al. Technical research of tightening torque to cylinder- head bolt of model YC6A diesel engine[J]. Internal Combustion Engines，2006(4)：31-33.
[23] 盖洪武，程颖，姚秀功. 柴油机气缸盖鼻梁区热机耦合疲劳分析[J]. 计算机辅助工程，2013，22(4)：25-28.GAI Hongwu，CHENG Ying，YAO Xiugong. Analysis on thermo-mechanical coupling fatigue of bridge zone of diesel engine cylinder head [J]. Computer Aided Engineering，2013，22(4)：25-28.

基于混合粒子群算法的复杂机械产品装配质量控制阈优化方法

Online Control Threshold Optimization for Complex Mechanical Products Assembly Process Based on Hybrid Genetic Particle Swarm Optimization

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 6

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	姜兴宇, 王蔚, 张皓垠, 张凯, 李丽. 考虑质量、成本与资源利用率的再制造机床优化选配方法[J]. 机械工程学报, 2019, 55(1): 180-188.
[2]	张小兵, 刘海江. 基于高精度点云的密封平面装配质量评价[J]. 机械工程学报, 2018, 54(11): 121-128.
[3]	宿彪, 黄向明, 任莹晖, 王伏林, 肖和, 郑波. 基于蚁群算法的工程机械再制造优化选配方法研究^*[J]. 机械工程学报, 2017, 53(5): 60-68.
[4]	刘明周;赵志彪;凌先姣;蒋增强;王小巧;凌琳. 基于最短路径的复杂机械产品装配过程质量控制点公差带在线优化方法[J]. , 2012, 48(10): 173-177.
[5]	周思杭;刘振宇;谭建荣. 基于尺寸变动度的装配序列偏差传递模型及质量评价方法[J]. , 2011, 47(2): 1-8.
[6]	刘明周;单晖;蒋增强;葛茂根;扈静;张铭鑫. 不确定条件下车间动态重调度优化方法[J]. , 2009, 45(10): 137-142.