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《浙江大学》 2011年
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面向关键质量特性的大型注塑装备保质设计技术及其应用研究

高一聪  
【摘要】:针对大型注塑装备全寿命周期各阶段关键质量特性具有多层次性、多尺度性、多耦合性、多不确定性的特点,本文提出了面向关键质量特性的大型注塑装备保质设计方法,将关键质量特性保证措施与产品设计过程有机地结合,综合考虑产品全寿命周期的关键质量特性,对面向概念方案的大型注塑装备设计意图驱动质量特性偏好决策方法、面向动态分配的大型注塑装备多部件寿命均衡规划方法、面向多元波动的大型注塑装备关键质量特性稳健设计方法、面向使用维护的大型注塑装备混合策略维修方案设计规划方法和面向报废回收的大型注塑装备绿色指数多准则优化方法进行了深入研究,依托国家自然科学基金资助项目,结合实施企业的具体工程应用将上述方法应用于产品设计开发中,取得了良好的工程应用效果。 论文的主要工作如下: 第一章综述了大型注塑装备的结构和设计发展趋势,阐述了关键质量特性的内涵和保质设计研究现状,分析了现有大型注塑装备的保质设计方法不足,给出了面向关键质量特性的大型注塑装备保质设计的主要思想和研究背景。 第二章分析了产品概念方案中产品设计意图的表达,引入物元理论对设计意图进行形式化描述,为机械产品的设计意图表达提供了统一的形式化描述方式。提出了一种基于二元语义的设计意图驱动的产品关键质量特性偏好决策方法,为设计意图驱动的产品关键质量特性优化提供可靠的分析依据。 第三章面向动态分配提出了以有效工作寿命度量多种预防性维护措施下机械产品关键零部件工作寿命的寿命均衡规划方法。针对产品关键零部件的失效率不一致,导致关键零部件的工作寿命不均衡的问题,构建了机械产品多部件寿命均衡数学模型,通过有限时间区间的机械产品预防性维护优化方案,在机械产品关键零部件发生故障之前实施预防性维护措施减少或消除关键零部件故障的发生,使得机械产品各关键部件的工作寿命趋于均衡,同时满足机械产品可靠性指标与机械产品维护费用指标。 第四章面向多元波动提出了基于最小灵敏域估计的产品关键质量特性稳健设计方法。针对产品设计参数发生变差,导致产品关键质量特性的最优化解变为违反约束条件的问题,定义了产品关键质量特性灵敏域,对产品关键质量特性的稳健性进行度量,建立了基于最小灵敏域估计的产品关键质量特性稳健优化数学模型,提出了多目标产品关键质量特性稳健优化设计流程。在满足产品关键质量特性设计要求的前提下,优化产品关键质量特性同时提高产品关键质量特性对设计参数变差的稳健性。 第五章面向使用维护提出了基于维修效率策略和维修成本策略的混合策略大型注塑装备维修方案设计方法。针对机械产品使用维护阶段关键零部件尤其易损件的维修关键质量特性,构建了基于维修效率策略和维修成本策略的混合策略复杂机械产品维修性能优化数学模型,以维修效率和维修成本度量机械产品的维修性能。采用基于改进的强度Pareto进化算法的复杂机械产品的维修性能设计流程,根据维修性能优化数学模型,求得了多目标维修性能优化问题的Pareto最优解集,并优选出最优解,在优化产品维修效率的同时优化产品维修成本。 第六章面向报废回收提出了报废回收阶段的产品绿色质量指数多准则优化分析方法。从零部件的拆解、零部件的重用加工污染、零部件的回收处理环境影响等多个方面多角度综合考虑对产品设计方案的影响,建立了基于改进产品拆解约束图的机械产品多元拆解模型表达方法,提出了面向报废回收的产品绿色质量指数多准则优化分析方法,构建了基于产品回收拆解效率因子、产品回收拆解作业收益因子和产品回收拆解作业环境影响因子的综合绿色质量指数的复杂机械产品设计方案绿色质量指数多准则优化模型。 第七章结合企业工程项目需求和本文研究成果,开发了面向关键质量特性的HT-SIP大型注塑机保质设计系统,以工程实践验证了所提理论和方法的正确性和可行性。 第八章总结了本文的主要研究内容和成果,并展望了今后的研究工作。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ320.52

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