數(shù)字化加工過程質(zhì)量控制方法與技術

前言

21世紀，先進制造技術呈現(xiàn)出精微化、數(shù)字化、信息化、智能化和網(wǎng)絡化的顯著特點，同時也代表了技術科學綜合交叉融合的發(fā)展趨勢。高技術領域如光電子、納電子、機器視覺、控制理論、生物醫(yī)學、航空航天等學科的發(fā)展，為先進制造技術提供了更多更好的新理論、新方法和新技術，出現(xiàn)了微納制造、生物制造和電子制造等先進制造新領域。隨著制造學科與信息科學、生命科學、材料科學、管理科學、納米科技的交叉融合，產(chǎn)生了仿生機械學、納米摩擦學、制造信息學、制造管理學等新興交叉科學。21世紀地球資源和環(huán)境面臨空前的嚴峻挑戰(zhàn)，要求制造技術比以往任何時候都更重視環(huán)境保護、節(jié)能減排、循環(huán)制造和可持續(xù)發(fā)展，激發(fā)了產(chǎn)品的安全性和綠色度、產(chǎn)品的可拆卸性和再利用、機電裝備的再制造等基礎研究的開展?！?1世紀先進制造技術叢書》旨在展示先進制造領域的最新研究成果，促進多學科多領域的交叉融合，推動國際間的學術交流與合作，提升制造學科的學術水平。我們相信，有廣大先進制造領域的專家、學者的積極參與和大力支持，以及編委們的共同努力，本叢書將為發(fā)展制造科學，推廣先進制造技術，增強企業(yè)創(chuàng)新能力做出應有的貢獻。先進機器人和先進制造技術一樣是多學科交叉融合的產(chǎn)物，在制造業(yè)中應用范圍很廣，從噴漆、焊接到裝配、拋光和修理，成為重要的先進制造裝備。

內(nèi)容概要

本書以零件數(shù)字化加工過程的多源多工序質(zhì)量控制問題為研究對象，重點論述了作者在理論方法與關鍵使能技術方面所取得的研究成果。全書共由9章組成。其中，第1章從總體上介紹了數(shù)字化加工過程質(zhì)量控制問題及其內(nèi)涵；第2、3章則從工序流和測量與傳感網(wǎng)絡配置的角度出發(fā)，闡述了零件加工過程建模、質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集與處理等方面的方法及關鍵技術細節(jié)；作為本書的重點，第4章系統(tǒng)介紹了基于復雜網(wǎng)絡理論的工序誤差傳遞建模與解算方法；第5～8章則從穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)控制的角度出發(fā)，介紹了面向工序的統(tǒng)計過程質(zhì)量控制方法、控制圖模式識別、基于設備的e—QC結點模型及其工件加工質(zhì)量跟蹤方法、工件質(zhì)量的變化管理、基于統(tǒng)計過程控制的加工誤差溯源等；第9章從加工設備的精度保障角度出發(fā)，論述了設備健康維護的方法與技術。　　本書既可供從事先進制造領域內(nèi)研發(fā)和工業(yè)應用的工程科技人員、高校院所的研究人員參考，也可作為相關專業(yè)本科生及研究生的教學參考書。

書籍目錄

《21世紀先進制造技術叢書》序 前言 第1章 緒論 　1.1 數(shù)字化加工過程質(zhì)量控制概述 　　1.1.1 數(shù)字化加工多源多工序過程質(zhì)量控制的提出 　　1.1.2 數(shù)字化加工多源多工序過程質(zhì)量控制的特征與內(nèi)涵 　1.2 數(shù)字化加工過程閉環(huán)質(zhì)量控制 　　1.2.1 數(shù)字化加工過程的穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)要求 　　1.2.2 數(shù)字化加工過程質(zhì)量控制的閉環(huán)流程 　1.3 數(shù)字化加工過程質(zhì)量控制穩(wěn)態(tài)的實現(xiàn)模式 　　1.3.1 多源多工序過程質(zhì)量控制體系結構 　　1.3.2 多源多工序過程質(zhì)量控制實現(xiàn)框架與執(zhí)行邏輯 　1.4 實現(xiàn)多源多工序過程質(zhì)量控制的關鍵技術 　　1.4.1 數(shù)字化加工的工序流配置技術 　　1.4.2 面向工序流的數(shù)字檢測傳感網(wǎng)絡 　　1.4.3 工序流誤差傳遞建模與關鍵工序結點識別技術 　　1.4.4 工序結點質(zhì)量穩(wěn)態(tài)控制技術 　　1.4.5 工序流質(zhì)量實時跟蹤技術 　　　1.4.6 工序流質(zhì)量變化管理技術 　　1.4.7 加工質(zhì)量缺陷診斷與設備健康維護技術 第2章 數(shù)字化加工的工序流配置 　2.1 多工藝路線規(guī)劃 　　2.1.1 數(shù)字化加工的多工序流規(guī)劃策略 　　2.1.2 多工藝路線規(guī)劃數(shù)學模型 　　2.1.3 基于蟻群算法的多工藝路線求解 　　2.1.4 基于蟻群算法的非線性多工藝路線規(guī)劃實例 　2.2 工序公差的優(yōu)化分配 　　2.2.1 多工序多特征公差優(yōu)化思路 　　2.2.2 特征成本函數(shù)構建 　　2.2.3 基于ATC的工序公差優(yōu)化求解 　2.3 工序流配置建模與優(yōu)化 　　2.3.1 面向多工序流的零件聚類分析思路 　　2.3.2 基于加權有向圖的零件工藝描述模型 　　2.3.3 基于群體智能算法的工序流優(yōu)化 　　2.3.4 實例分析 　2.4 本章小結 第3章 數(shù)字化測量與傳感網(wǎng)絡 　3.1 數(shù)字化加工過程多源質(zhì)量數(shù)據(jù)的獲取方法 　　3.1.1 數(shù)字化加工過程閉環(huán)質(zhì)量控制的數(shù)據(jù)需求特點 　　3.1.2 數(shù)字化檢測傳感網(wǎng)絡的提出 　3.2 數(shù)字檢測儀器的配置 　　3.2.1 基于零件加工特征的檢測儀器配置框架 　　3.2.2 零件加工特征網(wǎng)絡分析 　　3.2.3 檢測儀器配置空間建模 　　3.2.4 基于本體的檢測儀器配置 　3.3 工序物流信息的RFID讀寫器配置 　　3.3.1 RFID數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡設計 　　3.3.2 RFD數(shù)據(jù)獲取預處理 　3.4 數(shù)字檢測傳感網(wǎng)絡性能評價 　　3.4.1 數(shù)字檢測傳感網(wǎng)絡模型 　　3.4.2 基于復雜網(wǎng)絡理論的數(shù)字檢測傳感網(wǎng)絡性能分析 　3.5 工序尺寸數(shù)據(jù)在線測量技術 　　3.5.1 數(shù)控加工軸外徑在線測量系統(tǒng)組成 　　3.5.2 測量系統(tǒng)設計與試驗平臺搭建 　　3.5.3 測量系統(tǒng)誤差評定 　3.6 葉片類復雜曲面零件的測量儀研制及其加工誤差評定 　　3.6.1 基于Keyence激光傳感器的數(shù)控測量儀 　　3.6.2 測量儀誤差測定與補償 　　3.6.3 葉片類復雜零件的測量路徑規(guī)劃 　　3.6.4 葉片型線數(shù)字化建模 　　3.6.5 葉片型線理論曲線與測量曲線的誤差比對分析 　　3.6.6 葉片型線加工誤差評估 　3.7 本章小結 第4章 工序誤差傳遞建模與解算 第5章 數(shù)字化加工的質(zhì)量穩(wěn)態(tài)控制 第6章 基于設備e-QC模型的工件加工質(zhì)量跟蹤 第7章 數(shù)字化加工的工件質(zhì)量變化管理 第8章 數(shù)字化加工的誤差溯源 第9章 數(shù)字化加工的設備健康維護 參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（2）加工過程的數(shù)字化質(zhì)量控制理論與方法及其與加工設備服役性能評價的融合。提高對制造過程中工件質(zhì)量相關的各類數(shù)據(jù)、信息（來自設備、工藝、工件等）的獲取和處理能力，是提高對零件加工質(zhì)量的控制能力和實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)過程的關鍵。當前，與國外制造企業(yè)相比，我國的復雜精密零件的制造工藝水平和相應的質(zhì)量控制能力亟待提高。造成這種現(xiàn)象的直接原因之一是我國對這些重要基礎件的制造工藝信息流的演變規(guī)律和過程質(zhì)量控制的核心知識仍有待進一步掌握，同樣的設備、生產(chǎn)線下，生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量差異巨大，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）對生產(chǎn)過程的多源和多工序誤差產(chǎn)生與演化的機理認知不清，在誤差溯源與補償方面缺少理論與技術依據(jù)，導致同等裝備條件下加工精度控制能力差，無法有效實現(xiàn)加工過程的多工序誤差控制。（2）缺乏可利用的工件、工藝、設備等底層的數(shù)字化制造質(zhì)量信息及相關的增值計算方法，導致在加工誤差分析中缺乏用于決策的前提信息。（3）制造過程中的諸多環(huán)節(jié)上有關誤差信息的提取、分析等工作互不關聯(lián)，導致制造誤差主要以事后控制為主，缺乏主動預測與在線控制。數(shù)字化制造模式為解決這些問題提供了很好的環(huán)境，在數(shù)字化制造環(huán)境下，通過構建檢測傳感網(wǎng)絡獲取工件、工藝、設備等底層的質(zhì)量數(shù)據(jù)已成為可能，這些底層數(shù)據(jù)信息通常蘊含制造過程質(zhì)量狀態(tài)的變化特征，掌握“工件一設備群一工序流”系統(tǒng)在“誤差信息流”作用下的復雜關聯(lián)規(guī)律與交互機理是實現(xiàn)多源多工序制造過程“精確質(zhì)量控制”的關鍵。因此，本書研究的問題主要定位在多源多工序數(shù)字化加工過程，從工序流配置、檢測傳感網(wǎng)絡構建、誤差傳遞網(wǎng)絡拓撲構型、質(zhì)量信息增值處理與穩(wěn)態(tài)控制、工件加工質(zhì)量變化管理及加工誤差溯源，以及加工設備維護決策等層面出發(fā)，研究面向加工工序流的數(shù)字化質(zhì)量控制理論與方法，以實現(xiàn)零件數(shù)字化加工過程的（近）零缺陷穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)。

編輯推薦

《數(shù)字化加工過程質(zhì)量控制方法與技術》由科學出版社出版。

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