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【6h】

轿车发动机缸盖柔性精密制造单元总体结构设计与关键技术研究

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摘要

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 课题来源

1.3 研究现状

1.3.1 设备布局研究现状

1.3.2 工序同期化研究现状

1.3.3 计算机仿真技术在制造系统领域的研究现状

1.4 论文主要研究内容

1.5 论文技术路线

2 缸盖制造单元设计

2.1 生产组织形式分析与选择

2.2 制造单元的结构设计

2.2.1 制造单元的类型选择

2.2.2 缸盖机加工工艺分析

2.2.3 单元生产节拍

2.2.4 工位的安排

2.3 缸盖制造单元关键设备选型

2.3.1 评价对象与方法的确定

2.3.2 加工中心评价指标体系的建立

2.3.3 评价等级

2.3.4 各指标权重设置

2.3.5 多级模糊综合评价

2.3.6 最终评分与设备选择

2.4 本章小结

3 缸盖制造单元工序同期化

3.1 分枝定界法求解工序同期化

3.1.1 分枝定界法原理

3.1.2 分枝定界法求解过程

3.1.3 缸盖工序同期化方案

3.2 各工位工序内容

3.2.1 OP1工位具体内容

3.2.2 OP2工位具体内容

3.2.3 OP3工位具体内容

3.2.4 OP4工位具体内容

3.2.5 OP5工位具体内容

3.2.6 缸盖机加工流程

3.3 本章小结

4 缸盖制造单元设备布局

4.1 制造单元布局分析

4.2 缸盖制造单元设备布局建模

4.2.1 数学模型

4.2.2 优化目标函数

4.2.3 约束条件分析

4.2 遗传算法的设计

4.2.1 编码策略的制定

4.2.3 产生初始种群

4.2.4 建立适应度函数

4.2.5 选择算子

4.2.6 交叉算子

4.2.7 变异算子

4.2.8 迭代停止条件

4.3 基于MATLAB算法实现

4.3.1 初始参数

4.3.2 基于MATLAB程序实现

4.3.3 缸盖制造单元布置图

4.4 本章小结

5 缸盖制造单元生产仿真及优化

5.1 Flexsim简介

5.1.1 软件功能

5.1.2 建模步骤

5.2 制造单元仿真模型的建立

5.2.1 仿真目标

5.2.2 建立实体模型

5.2.3 构建模型布局

5.2.4 模型中生成调度的实现

5.2.5 时间参数设定

5.3 运行模型及仿真结果分析

5.4 制造单元整体优化

5.4.1 Marshall L.Fisher产品供应链匹配模型

5.4.2 优化目标函数

5.4.3 优化策略

5.4.4 寻找最适合的节拍

5.4.5 新节拍的仿真分析

5.4.6 工序重分配

5.4.7 最终的结果与对比分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况

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摘要

制造单元实质上是一种高柔性、快响应的小型制造系统,它将一条复杂且长的制造系统拆分成若干个制造单元,每个制造单元都可以看作一条独立的产线。制造单元对订单任务、市场需求的快速响应以及高柔性的特征,使其越来越受企业的青睐。本文针对企业的需求,主要研究了设备的布局与单元内生产调度等关键技术,完成了发动机中的缸盖机加工制造单元的设计。
  本文首先根据重点研究方向阐述了国内外关于制造单元设备布局、工序同期化以及计算机仿真技术的研究现状,结合实际情况,提出小型化的单元制造模式更适合本课题,以先进的数控加工中心代替传统的操作员,并对制造单元的总体结构进行了初步的设计,然后设计建立设备选型评价体系来对制造单元中的关键设备进行选取,以加工中心为例详细说明了选型过程;接下来根据缸盖机加工工艺完成了包含数控机床具体动作在内的加工流程制定,运用分枝定界法将所有工序分配到了5台数控加工中心内;在研究现有设备布局模型与算法的基础上,根据实际情况选择了简洁有效的直线单行布局,建立数学模型,并依据遗传算法的思想设计了各个操作算子,利用MATLAB完成程序编写,计算得出最优的设备布局方案;最后运用仿真软件Flexsim实现了在已定的设备布局方案之上的生产仿真,建立优化函数,根据仿真参数寻找最到佳节拍设置,并分析各工位的负荷情况,微调了部分工序,使得制造单元的实际产能比预期提高了2.46%,一定程度上提高了企业的效益。
  论文针对企业的实际生产情况与生产任务,从制造单元设计中的设备布局与单元内生产调度两方面着手,同时研究了设备选型、生产仿真等相关技术,完成了制造单元的总体结构设计,并使得单元产能超出预期目标,论文成果对于其它企业的产线设计具有一定的借鉴意义。

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