復雜機械系統(tǒng)裝配基礎(chǔ)理論與質(zhì)量保障技術(shù)研究

隨著機械系統(tǒng)的大型化、復雜化以及服役環(huán)境的惡劣化與極限化趨勢越來越顯著。為了保證在工作過程中的可靠性與穩(wěn)定性，不僅要求在產(chǎn)品設(shè)計與制造環(huán)節(jié)中要嚴格保證零部件具有良好的設(shè)計性能與制造質(zhì)量，更重要的是在裝配環(huán)節(jié)中實現(xiàn)零部件高精度組裝的基礎(chǔ)上進一步保證系統(tǒng)具有最優(yōu)的整體性能。本項目以提高復雜機械系統(tǒng)裝配精度與整機性能為目標，研究了機械系統(tǒng)的三維尺寸鏈的建模與解算方法，揭示了裝配誤差的傳遞、累積規(guī)律，探索整機精度形成的機理，構(gòu)建了關(guān)鍵裝配調(diào)整工序?qū)φ麢C性能影響的預(yù)測模型，建立了基于裝配誤差的裝配工藝調(diào)整協(xié)調(diào)機制，確保裝配過程整機性能始終處于一種可控狀態(tài)。研究了裝配載荷過程中連接部件的力學行為與接觸特征，揭示了工作過程中部件結(jié)合面連接特性的演變機制，分析了螺栓彈性相互作用機理，提出一套滿足裝配質(zhì)量要求的序列規(guī)劃與工藝保障技術(shù)，為提高復雜機械系統(tǒng)的裝配精度與整機性能提供理論與使能技術(shù)支撐。 2100433B

隨著機械系統(tǒng)的大型化、復雜化以及服役環(huán)境的惡劣化與極限化趨勢越來越顯著。為了保證在工作過程中的可靠性與穩(wěn)定性，不僅要求在產(chǎn)品設(shè)計與制造環(huán)節(jié)中要嚴格保證零部件具有良好的設(shè)計性能與制造質(zhì)量，更重要的是在裝配環(huán)節(jié)中實現(xiàn)零部件高精度組裝的基礎(chǔ)上進一步保證系統(tǒng)具有最優(yōu)的整體性能。本項目以提高復雜機械系統(tǒng)裝配精度與整機性能為目標，研究工作載荷下機械系統(tǒng)裝配尺寸鏈構(gòu)造與解算的相關(guān)原理，揭示裝配誤差的傳遞、累積與協(xié)調(diào)機制，探索裝配過程的可觀、可控機理，在有效識別影響裝配精度與整機性能的關(guān)鍵裝配環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，提出基于測量的裝配誤差溯源、精度檢測與公差優(yōu)化方法。研究裝配載荷過程中連接部件的力學行為與接觸特征，揭示工作過程中部件結(jié)合面連接特性的演變機制及其對于整機性能的影響規(guī)律，提出一套滿足裝配質(zhì)量要求的序列規(guī)劃與工藝保障技術(shù)，為提高復雜機械系統(tǒng)的裝配精度與整機性能提供理論與使能技術(shù)支撐。

在敏捷裝配企業(yè)中，由于產(chǎn)品頻繁變換和多品種混流生產(chǎn)，人為裝配缺陷已經(jīng)成為質(zhì)量管理的重點和難點。本項目針對復雜機電產(chǎn)品的敏捷裝配，系統(tǒng)研究人為裝配缺陷的影響因素、預(yù)測技術(shù)和控制方法。首先，通過實證分析研究人為裝配缺陷的關(guān)鍵影響因素，開發(fā)出人為裝配質(zhì)量預(yù)測模型；其次，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計和在線控制三個層次，研究面向裝配質(zhì)量的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)和質(zhì)量控制方法；最后，開發(fā)出計算機輔助裝配質(zhì)量管理決策支持系統(tǒng)，并總結(jié)出機電產(chǎn)品敏捷裝配質(zhì)量管理模式。本項目屬于質(zhì)量管理、人因工程、信息技術(shù)與先進制造技術(shù)的交叉融合，是質(zhì)量管理領(lǐng)域的創(chuàng)新研究，具有重要的理論意義和明確的應(yīng)用前景。

隨著顧客與市場需求快速變化，產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)周期日益縮短，敏捷裝配已經(jīng)成為企業(yè)的必然選擇。在敏捷裝配中，由于產(chǎn)品頻繁切換，導致大量的人工裝配缺陷，將企業(yè)的利潤空間蠶食殆盡。然而，傳統(tǒng)的生產(chǎn)質(zhì)量管理主要關(guān)注原材料質(zhì)量檢驗和制造過程質(zhì)量控制，對于人工失誤導致的質(zhì)量缺陷重視不足。這種情況下，如何有效控制敏捷裝配過程中的人為質(zhì)量缺陷就成為當前理論和實踐領(lǐng)域急迫需要解決的問題。 本項目以提升敏捷裝配質(zhì)量為目標，結(jié)合上汽集團某發(fā)動機裝配企業(yè)的實際案例，通過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)學建模分析，對復雜機電產(chǎn)品的人為裝配缺陷進行了系統(tǒng)深入的研究。分析了復雜機電產(chǎn)品人為裝配缺陷的影響因素、預(yù)測技術(shù)和控制方法，建立了復雜機電產(chǎn)品人為裝配缺陷率的預(yù)測模型，研究基于預(yù)測模型的裝配順序優(yōu)化方法，探討了人為缺陷根源追溯分析方法，驗證了員工學習曲線對人為缺陷的影響。 本課題是質(zhì)量管理創(chuàng)新研究，對敏捷裝配質(zhì)量改進具有重要的理論和實踐指導意義。研究成果應(yīng)用到上海汽車K4發(fā)動機裝配缺陷分析，發(fā)現(xiàn)模型的預(yù)測精度較高（R2=0.77），應(yīng)用該模型對裝配流水線OP290工位的裝配質(zhì)量進行改進分析，發(fā)現(xiàn)理論計算與實際測量結(jié)果符合度達到87.44%。 截止到2013年底，項目組成員在國內(nèi)外高水平期刊和主流國際會議上發(fā)表論文12篇（另外在審論文6篇），已經(jīng)發(fā)表的論文中SCI/EI收錄11篇，ISTP收錄1篇。同時，培養(yǎng)博士生4人，碩士生4人，本科生3人。此外，主辦國際會議1次。項目主持人受邀赴韓國進行學術(shù)交流并作大會報告，項目組成員出境參加學術(shù)交流9人次，邀請國外學者來華講學3人次。 2100433B