刚柔混合型产品的装配序列规划研究

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装配序列规划是产品研发过程中的最后阶段,合理且优化的产品装配序列可以显著的减少产品研发周期,提高装配质量,降低装配成本。随着科技的进步,越来越多的现代机电产品,除包含刚性零件以外,还有一些柔性零件。对于这类刚柔混合产品,现有的装配规划方法很难规划出一个合理可行的装配序列。本文针对刚柔混合产品装配序列规划的特点及其目前存在的问题上,探讨研究了碰撞干涉检测技术和刚柔混合产品的装配模型,并以此为基础提出了刚柔混合产品装配序列规划的解决方案。碰撞检测技术是装配序列规划问题的重要组成部分,快速高效的检测零件之间的碰撞是碰撞检测的难点和重点。论文分析研究了干涉领域的包围盒技术、粗略碰撞检测技术、基于包围盒十字相交的干涉判断等方法,这些方法是装配序列规划过程中干涉矩阵提取的基础。产品装配信息建模是实现装配规划的基础,装配信息的完整和准确地表示以及管理是实现高效装配序列规划的前提条件。装配信息建模是对零件信息、工具信息等装配信息进行管理,并对初始设计模型的信息进行提取和重新组织,建立一套完整可靠的信息数据模型,为后续的装配序列规划工作提供必要的数据准备和支持。在解决刚柔混合型产品装配序列规划方面,论文首先根据装配干涉矩阵在装配领域的应用提出并定义了装配应力矩阵的概念,并通过装配应力矩阵将零件之间的干涉情况进行数字化。采用有限元的方法模拟刚性零件和柔性零件以及两柔性零件之间的装配过程,记录装配过程中的最大应力并判断是否超过该零件的屈服应力,以此作为判断具有柔性零件的装配是否干涉的依据。其次本文重新设计了对应于装配应力矩阵的分散搜索算法,给出了解的表达方式,以装配方向的改变次数和总的最大应力次数作为目标函数并给出了其计算方法。设计了初始解的多样化生成方法和解的提高方法,给出了参考集的选择、更新、子集的产生方式。结合实例列出了部分交叉、有序交叉、两点交叉的重组方式。在参数的选择上采用了田口方法和TOPSIS法相结合,根据参数类型以及水平数列出了试验的正交矩阵,然后确定最优参数值。最后结合实例验证了装配应力矩阵在解决刚柔混合产品序列规划的可行性以及分散搜索算法的高效性。
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