多工序制造过程的误差分析方法和应用

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1、学术与创新多工序制造过程的误差分析方法和应用奚立峰杜世昌引言全隐患。技术已成为实现高质量、高精度化产品尺寸误差是指产品在加工过多工序制造过程（Multi-stage制造的核心技术，是制造科学的重程中受各种误差源的影响，随着零ManufacturingProcess，M3P），是指采要前沿领域之一。件通过生产线，尺寸误差不断地产用多个工序生产产品（见图1），其一、多工序制造过程产品生、累积和传递，最终形成产品的产品质量受到多个误差源（如夹具、误差控制面临的挑战实际尺寸相对于设计尺寸的偏离差刀具、机床等）影响的一种制造过（一）提高设计阶段“首次正确值。因为

2、产品尺寸误差是直接影响程，能源、运载、国防及装备制造率”对尺寸误差建模与分析提出了产品质量、生产率和市场响应时间业的关键零部件大都是在M3P环境新的挑战。等的最重要因素之一，所以它一直下制造的，M3P制造质量预测与控制制造中大量的误差源于产品设计是国内外学术界与工业界研究的重点和难点，然而，在生产中由于加工过程的复杂性不可避免地会产生、传递和积累尺寸误差，从而对生产过程和制造质量产生直接的负面影响：（1）尺寸误差的存在常常导致产品投产阶段模具、夹具、工装设备的反复调整，从而延长投产周期。（2）由于零件尺寸误差累积引起的总装配失效常常会导致总成的报废或返

3、工，使得制造成本升高。（3）零件尺寸误差的累积往往引起最终产品的密封不严、配合间隙不均匀、平整度差等缺陷，不仅影响成品的外观和使用性能，也使得在使用过程中更容易出现故障，从而不仅提高了使用维修成本，而且造成了安图1多工序制造过程例子35学术与创新阶段没有充分考虑制造工艺能力。一对象具有用方法表征的行为、属对应着从P到T的有向弧，这里P=产品开发的质量和效率主要取决于性和状态，对象根据其输入信息进SPi∪IMi，T=ATi，I（P，T）为矩阵；产品设计的“首次正确率（First-行相应的活动，对象之间的信息传Oi（P，T）———从变迁T到库所PTime-

4、Right-Ratio）”,其目的就是尽递控制与协调着不同对象所进行的的输出映射（函数）：C（T）×C（P）→量减少在制造阶段对产品和工艺进活动及其顺序。为了保持所建立的N（非负整数），对应着从T到P的有行修改。为了获得更好的首次正确系统模型的模块化与可重复使用性，向弧，这里P=SPi∪IMi，T=ATi，O（P，率，尺寸误差成为产品设计中重要每一对象都应该界定得与其他对象T）为矩阵；的因素之一，因为在制造阶段所有的内部信息通讯无关。由于OOPN将物理对象i（i=1，2，L，m）的内部设计修改的60%～70％都是和产品尺OOM与PN有机地结合起来，既具

5、有动态行为通过状态库所SPi={pi1，pi2，寸误差有关，其主要原因是在产品OOM地模块化、可重复使用性的特L，pia}和活动变迁ATi={ti1，ti2，L，tid}来和工艺设计阶段缺少全面、有效和点，又继承了PN的结构化地描述复描述。只有当发送对象库所的输出精确的产品误差预测和分析方法，杂逻辑关系地能力。此外，对象将其消息库所OMi中有标识，R的连接门造成了产品和系统设计的“首次正详细的活动及其之间关系封装起来。Gj开启后，输入消息库所IMi才能触确率”低，在制造中往往还需要对从面向对象的角度来看，一个发。一个连接门是否开启是由控制或设计进行大量

6、的修改，耗费了人力、制造系统是由一系列物理对象组成决策对象根据控制或决策规则决定。物力和财力。（如零件、机床、夹具、刀具等）。物理对象OOPN模型中状态库（二）产品设计和制造周期日益每一物理对象都有自己的特性，这所、活动变迁、消息库所与OO模型缩短对误差源的诊断方法提出了新些特性由它的操作、属性或者状态中对象及对象属性、操作、联系的的要求。来描述。本文定义了制造误差传递映射规则如下：1.状态库所映射为实现精密化制造不仅需要在设计面向对象Petri网（ManufacturingOOPN所表示的对象类的一个属性；阶段提高“首次正确率”，而且需要Error-

7、Object-OrientedPetriNets，2.活动变迁映射为OOPN所表示的在制造阶段快速有效地诊断和排除ME-OOPN），对象库所的内部动态行对象类的一个操作；3.接受消息的消系统误差源，只有采用新的设计和为的数学描述如下。息库所映射为对象的一个消息属性；生产方法，将两者有机结合在一起对象Obi用下列元素表示：4.向外发送消息的消息库所映射为对才能很好地控制产品误差，缩短产Obi=（SPi，ATi，IMi，OMi，Ii，Oi）象的一个消息操作。品设计和制造周期。其中：（二）多工序加工过程产品误差（三）多工序间复杂的相关性对Obi———系统的第

8、i个对象；传递模型。诊断性分析、误差源诊断和误差控SPi———对象库所i={pi1，pi2，L