本文選題：變速箱齒輪 + 自動生產(chǎn)線　； 參考：《重慶大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：刀具磨損是齒輪加工中普遍存在的客觀現(xiàn)象,磨損引發(fā)的刀具性能退化是影響齒輪質(zhì)量的主要因素。但是,頻繁的刀具更換不僅會增加刀具成本,還會造成大量生產(chǎn)中斷,影響制齒機(jī)床的生產(chǎn)效率。在變速箱齒輪自動生產(chǎn)線中,頻繁的刀具更換還可能造成整條生產(chǎn)線運(yùn)行中斷。因此,需要對變速箱齒輪自動生產(chǎn)線刀具更換進(jìn)行合理控制。本文結(jié)合國家科技重大專項(xiàng)“轎車變速箱齒輪加工自動生產(chǎn)線”課題,以變速箱齒輪自動生產(chǎn)線為研究對象,將工件加工質(zhì)量、切削能耗以及刀具失效作為影響刀具更換決策的主要因素,對生產(chǎn)線機(jī)床刀具更換決策問題進(jìn)行研究,旨在提出能夠降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)過程能量效率的刀具更換決策方法。首先,分析專項(xiàng)所研制變速箱齒輪自動生產(chǎn)線的生產(chǎn)特點(diǎn)及工藝流程;分析生產(chǎn)線機(jī)床刀具磨損對齒輪生產(chǎn)過程質(zhì)量失效概率、單位工件切削能耗以及生產(chǎn)過程連續(xù)性的影響;提出變速箱齒輪自動生產(chǎn)線刀具更換決策問題,并建立變速箱齒輪加工自動生產(chǎn)線刀具更換決策研究框架,分析刀具更換決策研究的決策目標(biāo)、影響因素、建模技術(shù)等。其次,以單位工件長程平均成本為優(yōu)化目標(biāo)對變速箱齒輪自動生產(chǎn)線機(jī)床周期性刀具更換決策問題進(jìn)行研究。分析影響刀具更換決策的成本因素,基于Logistic方程建立齒輪生產(chǎn)過程的質(zhì)量失效概率模型,進(jìn)而對刀具磨損引起的齒輪加工過程質(zhì)量損失進(jìn)行估計(jì);以刀具更換周期為決策變量,以單位工件長程平均成本最小為目標(biāo),基于更新報(bào)酬定理建立周期性刀具更換決策模型,研究模型的求解方法并對最優(yōu)解的特性進(jìn)行分析。再次,以生產(chǎn)率和能量效率為優(yōu)化目標(biāo)對變速箱齒輪自動生產(chǎn)線機(jī)床周期性刀具更換決策問題進(jìn)行研究。用離散時(shí)間、離散狀態(tài)的馬爾可夫鏈描述刀具磨損過程,進(jìn)而分別建立長程平均生產(chǎn)率模型和長程平均能量效率模型;在此基礎(chǔ)上以刀具更換周期為決策變量,以生產(chǎn)率和能量效率為優(yōu)化目標(biāo)建立雙目標(biāo)優(yōu)化的周期性刀具更換決策模型;利用馬爾可夫鏈的長游程性驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性,分析長程平均生產(chǎn)率和長程平均能量效率隨刀具更換周期的變化特性。然后,基于部分可觀察馬爾可夫決策過程(Partially Observable Markov Decision Process,POMDP)理論對變速箱齒輪自動生產(chǎn)線機(jī)床動態(tài)刀具更換決策問題進(jìn)行研究。依據(jù)POMDP基本框架以及刀具磨損對質(zhì)量失效概率和切削能耗的影響規(guī)律,建立刀具更換決策的觀察與刀具磨損過程馬爾可夫鏈狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián);確定刀具更換決策行動集合,分析觀察、行動與能量效率之間的聯(lián)系,建立關(guān)于決策階段能量效率的即時(shí)報(bào)酬函數(shù);以有限階段期望總報(bào)酬最大為目標(biāo)建立動態(tài)刀具更換決策模型,分析最優(yōu)刀具更換策略的特性及模型參數(shù)變化對其產(chǎn)生的影響。最后,結(jié)合重慶藍(lán)黛動力傳動機(jī)械股份有限公司變速箱齒輪自動生產(chǎn)線機(jī)床刀具更換問題,對所提出的周期性刀具更換決策方法的應(yīng)用情況進(jìn)行分析,結(jié)果表明所提方法能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)性能的改善。
[Abstract]:Tool wear is a common objective phenomenon in gear processing. The deterioration of tool performance caused by wear is the main factor affecting the quality of gear. However, frequent tool replacement will not only increase the cost of cutting tools, but also cause a large number of production interruptions and affect the production efficiency of the machine tool. In the automatic gear production line of the gearbox, frequent knives are used. The replacement of the whole production line may be interrupted. Therefore, it is necessary to control the tool replacement of the gearbox gear automatic production line. In this paper, the automatic production line of the gearbox is taken as the research object with the subject of the automatic production line of the gearbox gear in the national science and technology major special project. The machining quality of the workpiece is cut. Energy consumption and tool failure are the main factors affecting tool replacement decision. The decision problem of tool replacement for machine tool is studied. The purpose of this paper is to put forward a tool replacement decision method which can reduce production cost, improve production efficiency and energy efficiency of production process. The characteristics and process flow of the production line, analyze the effect of tool wear on the quality failure probability of the gear production process, the energy consumption per unit workpiece and the continuity of the production process, put forward the decision problem of tool replacement in the automatic transmission line gear production line, and establish the research framework for the tool replacement decision of the gearbox gear addition automatic production line. The decision goal, influence factor and modeling technology of tool replacement decision research are analyzed. Secondly, the decision problem of periodic tool replacement of machine tool in automatic transmission line gear production line is studied by using the average cost of the unit work work as the optimization goal. The factors affecting the decision of tool replacement are analyzed, and the gear production is established based on the Logistic equation. In order to estimate the quality loss of the gear machining process caused by tool wear, the tool replacement period is taken as the decision variable and the average cost of the unit work work is minimum as the goal. The periodic tool replacement decision model is established based on the renewal reward theorem, and the solution method of the model is studied and the optimal solution is studied. The characteristics are analyzed. Thirdly, the decision problem of the periodical tool replacement for the machine tool of the transmission gear automatic production line is studied with the optimization goal of productivity and energy efficiency. The tool wear process is described by the discrete time and discrete state Markov chain, and then the long range average productivity model and the long range average energy efficiency model are established respectively. On this basis, using the tool replacement cycle as a decision variable, the cycle tool replacement decision model of double objective optimization is established with the goal of productivity and energy efficiency as the optimization goal. The long range average productivity and the long range average energy efficiency vary with the changing cycle of the tool with the accuracy of the long range validation model of Markov chain. Then, based on the partial observable Markov decision process (Partially Observable Markov Decision Process, POMDP), the dynamic tool replacement decision problem of the machine tool is studied. Based on the basic framework of POMDP and the influence of the tool wear on the quality failure probability and the cutting energy consumption, it is built. The relation between the observation of the decision making of the tool replacement and the Markov chain state of the tool wear process, determine the set of decision action of the tool replacement, analyze the relation between the observation, the action and the energy efficiency, establish the instant reward function on the energy efficiency of the decision stage, and establish the dynamic tool with the goal of the maximum total reward of the finite order. By changing the decision model, the characteristics of the optimal tool replacement strategy and the influence of the change of model parameters on the tool change are analyzed. Finally, the application of the new method for the more decision making of the proposed periodic tool is analyzed in combination with the tool replacement of the machine tool of the Limited by Share Ltd transmission gear automatic production line of the Chongqing blue and deah power transmission machinery. The method mentioned in the Ming Dynasty can improve the production performance.

【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG61

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本文編號：1881314