【摘要】：大功率柴油機(jī)在船舶、發(fā)電、車輛等行業(yè)得到了大量的應(yīng)用,尤其是作為重載汽車的動(dòng)力時(shí)具有明顯的優(yōu)勢,車輛動(dòng)力在國際上已經(jīng)形成了“柴油化”趨向。缸體作為發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零部件之一,是發(fā)動(dòng)機(jī)安裝所有零部件的基礎(chǔ)。市場對汽車的巨量需求決定了缸體一般采用生產(chǎn)線進(jìn)行大批量生產(chǎn),而市場需求的增長,使國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)線面臨設(shè)備使用率低、產(chǎn)能不足的問題。因此開展生產(chǎn)線優(yōu)化工作,利用較低成本來提高生產(chǎn)線的設(shè)備使用率及生產(chǎn)效率是十分有必要的。本文針對柴油機(jī)缸體生產(chǎn)線的運(yùn)行仿真與優(yōu)化,主要研究工作如下:(1)利用虛擬加工仿真技術(shù)驗(yàn)證了柴油機(jī)缸體采用了工序分散原則的加工工藝流程及相關(guān)設(shè)備在大批量生產(chǎn)下的合理性。首先,本文結(jié)合柴油機(jī)缸體的技術(shù)要求、工藝等,對缸體的結(jié)構(gòu)及其典型加工工序進(jìn)行了分析。其次,使用UG NX加工模塊對典型工序進(jìn)行編程,獲得了典型工序的數(shù)控(Numerical Control,NC)程序。最后,借助VERICUT仿真環(huán)境建立了數(shù)控機(jī)床DMU125FD的虛擬機(jī)床,將典型工序集中在一起進(jìn)行虛擬加工仿真并將其與生產(chǎn)線實(shí)際狀況進(jìn)行對比。研究表明,柴油機(jī)缸體的大批量生產(chǎn)過程中,當(dāng)前生產(chǎn)線所采用的分散加工工序并配合高效率的組合機(jī)床的加工方式是合理的。(2)利用Plant Simulation軟件創(chuàng)建了面向?qū)ο蟮纳a(chǎn)線運(yùn)行仿真模型,并優(yōu)化了生產(chǎn)線的配置。首先,根據(jù)生產(chǎn)線的現(xiàn)場布置及缸體的加工工藝,構(gòu)建了面向?qū)ο蟮纳a(chǎn)線運(yùn)行仿真模型。其次,針對生產(chǎn)線各工序之間不平衡的問題,采用為各工位配置緩沖區(qū)的方式進(jìn)行調(diào)整,并利用遺傳算法求解得到了最佳的緩沖區(qū)配置位置。最后,通過仿真配置并聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際,選擇了合適的緩沖區(qū)配置方法:為第一和第二瓶頸工序分別配置容量為19和3的緩沖區(qū),并安排線外機(jī)床定期清理緩沖區(qū)的積壓工件。(3)建立了基于排隊(duì)論的生產(chǎn)線數(shù)學(xué)模型,通過該模型獲得了生產(chǎn)線的優(yōu)化配置結(jié)果,并與仿真模型進(jìn)行了對比與分析,提高了模型及優(yōu)化方案的可信性。首先,分析了M/M/1/N排隊(duì)系統(tǒng),并獲得了其狀態(tài)概率方程。其次,通過分解法將含有N道工序的串聯(lián)生產(chǎn)線分解為N-1組含有雙工序單緩沖區(qū)的單元,建立了缸體生產(chǎn)線的數(shù)學(xué)模型。最后,通過改進(jìn)的遺傳算法得到了緩沖區(qū)的優(yōu)化配置方案,該方案與仿真模型獲得的結(jié)果基本一致,說明優(yōu)化結(jié)果及所建立的兩種模型具有較高的可靠性。本研究通過虛擬加工仿真驗(yàn)證了缸體生產(chǎn)加工流程及生產(chǎn)設(shè)備的合理性,創(chuàng)建了基于面向?qū)ο蠓椒ǖ母左w生產(chǎn)線運(yùn)行仿真模型和基于排隊(duì)理論的生產(chǎn)線的數(shù)學(xué)模型,并分別進(jìn)行了緩沖區(qū)的配置優(yōu)化,二者所得的優(yōu)化結(jié)果基本一致,說明兩種模型及優(yōu)化結(jié)果具有較高的可靠性,為生產(chǎn)線的改造和優(yōu)化提供了技術(shù)上的支持。
【圖文】：

用于安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過程中控制氣門的開啟逡逑與閉合。此外，，缸體還預(yù)留有柴油機(jī)供油、潤滑以及冷卻結(jié)構(gòu)所需的孔道，因此逡逑柴油機(jī)缸體具有十分復(fù)雜的孔系、油路等結(jié)構(gòu)。如圖２－１所示，柴油機(jī)缸體六個(gè)逡逑面均具有大量待加工結(jié)構(gòu)，其中尤以待加工孔系居多。逡逑圖２－１柴油機(jī)缸體模型逡逑缸體各個(gè)平面的加工一般采用銑削加工，而孔的加工則采用鉆、擴(kuò)、鉸、鏜逡逑和攻絲等加工方式。其主要加工特征如下：逡逑（１）缸體表面的加工逡逑主要工藝流程：粗銑一半精銑一精銑。逡逑１５逡逑

由于上述典型工序在生產(chǎn)線中由多臺不同類型的專用機(jī)床或組合機(jī)床進(jìn)行逡逑加工，為了驗(yàn)證這種分散的工藝流程及加工設(shè)備的合理性，本文使用一臺先進(jìn)的逡逑ＤＭＵ１２５ＦＤ五軸車銑復(fù)合加工中心（圖２－２）作為虛擬機(jī)床進(jìn)行上述典型工序的逡逑１７逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TG659;TK423

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