[发明专利]螺旋锥齿轮形性协同制造智能参数驱动决策与处理方法

说明书

本发明提供一种螺旋锥齿轮形性协同制造智能参数驱动决策与处理方法，采用DMADV模式的DFSS框架，提出了基于多目标优化(MOO)加工参数反调方法，并通过以下步骤实现：(i)给定噪声因子的优化处理；(ii)由MOO确定含优化物理性能的目标齿面；(iii)考虑几何性能的加工参数反调。经算例验证和DOE验证证实，本发明能满足实际制造高精度的加工要求。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及一种螺旋锥齿轮形性协同制造智能参数驱动决策与处理方法，基于工程设计和管理知识的协同多学科数据驱动优化理论法及方法，通过对先进设计理念、鲁棒数值算法、有效评估策略和全局优化运算的综合分析，并结合MOO加工参数反调方法实现的智能参数驱动决策与处理。

背景技术

对于现代制造企业而言，应用先进的设计和工艺来处理产品特性和制造工艺，以达到高质量和低成本效益，是他们追求优化目标及有效提高竞争力的方法。然而，产品的许多性能和质量是由早期的设计以及在产品设计周期早期进行的设计选择决定的。先进制造业最高级别的最新质量理念是与所有过程以及最低水平的质量评估相关的六西格玛方法。随着二十世纪八十年代以来的六西格玛方法的出现，它被广泛认为是一个严格的，系统的，以客户为中心和利润驱动的战略业务改进计划。六西格玛设计(DFSS)，将六西格玛的定义和理念与产品结构可靠性和性能稳健设计相结合，可以反映稳健的产品优化过程。为了准确理解和把握客户的需求，一个新产品或新工艺的稳健可靠的设计被执行，以实现低成本，高效率和低缺陷的六西格玛质量水平。

DFSS的力量在于产品设计和结果的改进。一个基于分析工具的建立的数据驱动系统，为用户提供了预防和预测产品，服务或流程设计缺陷的能力，比缺乏DFSS结构的类似方法取得更好的成功。DFSS中使用的工具和方法非常重视确定并满足客户的需求和期望，能在产品开发早期阶段尽早的发现并规避设计风险，减少交货时间和开发成本，提高产品或服务的有效性。在过去几十年间，DFSS一直被广泛应用于世界上大大小小的公司企业中，获得了显著的效益和迅猛的发展。其中，DMADV模式作为一种改进的DFSS，已被广泛用于各个行业，是质量改进的最佳系统化和数据驱动问题解决方法。

螺旋锥齿轮是一种复杂的传动部件，由于复杂几何结构及高使役性能要求，螺旋锥齿轮协同制造一直充满挑战。尽管DMADV模式已被广泛用于各个行业，但是因螺旋锥齿轮产品及加工的特殊性，尚未见有DFSS设计理念引入到螺旋锥齿轮的产品开发中。

发明内容

鉴于上述状况，本发明通过对先进设计理念、鲁棒数值算法、有效评估策略和全局优化运算的综合分析，基于多目标优化(MOO)加工参数反调方法，开发了一种基于DFSS的螺旋锥齿轮形性协同制造智能参数驱动决策与处理方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺旋锥齿轮形性协同制造智能参数驱动决策与处理方法，采用DMADV模式的DFSS框架，包括以下阶段：

(S01)定义阶段：完善和扩展客户意见(VOC)，采用质量功能展开(QFD)逐层扩展VOC，建立质量屋(HOQ)，提取出关键质量(CTQs)，确定性能评价项；

(S02)测量阶段：基于多目标优化(MOO)加工参数反调方法，建立参数驱动的输入输出模型，以进行加工参数修正；

(S03)分析阶段：建立加工参数与性能评价项的参数驱动的函数关系，确定加工参数反调模型；

(S04)设计阶段：设计MOO加工参数反调方案；

(S05)验证阶段：验证阶段(S04)所提出的设计方案的实用性；

所述阶段(S04)通过以下过程实现：

(i)给定噪声因子的优化处理；

(ii)由MOO确定含优化物理性能的目标齿面；