集成化面向装配的设计研究测试针

集成化面向装配的设计研究

集成化面向装配的设计研究 2011年12月09日 来源： 　前言 　　随着科学技术的迅猛发展，全球市场竞争日益激烈，产品品种繁多，产品复杂性不断增加，而且产品交货期日益缩短。据统计产品设计仅投入10%，但它决定产品成本的70%～80%，其中装配成本占制造成本40%以上，因此产品装配在产品开发过程中起着越来越重要的作用。面向装配的设计DFA(Designforassembly)是在产品设计的早期阶段，对产品的可装配性和装配工艺性进行量化分析和研究，减少产品的零件数，改善产品的装配工艺性，降低产品装配成本和装配时间，在设计阶段就解决装配中存在的各种问题，因此开展面向装配的设计研究具有重要的意义。　　作为并行工程子集的DFA技术在二战时期也广泛用于武器生产中，产生了较好的效益，但是并行工程及DFM、DFA的概念只是在80年代后期才提出，并得到了迅速发展。DFA方法总结如下：Yamagiwa把可装配性分为许多个因素分别进行评价和分析，评价分较低的装配操作易于在早期识别和修改。Warnecke对功能和装配难度的比值进行分析评价，对功能值较低的和难于装配的零件，作为指导设计修改的对象。Hitachi方法用20个符号表示各种装配操作，每个符号都是表示一个操作或一种装配关系，根据装配操作的难度设定评价分(按百分制计算)。Lucas把零件分为A类(一般设计要求的零件)和B类(特殊设计要求的零件)，设计效率为A/(A+B)，通过重新设计来减少B类零件。Li基于装配特征进行装配性评价，提出了CAD与DFA集成思想。Sturges把装配性分为三级评价：零件级、系统级和工艺级。Fazio根据装配特征信息，即：特征位置、装配方向、零件间的间隙等信息来评价装配难度。Steven根据人工装配的效率来评价装配性，人工装配效率：Ea,m=ta,i×nmin,i/ta,e，其中：ta,i为理想装配时间，nmin,i为理想的最小零件数，ta,e为估计装配时间［9］。Hsu基于装配约束网络进行装配评价，约束类型：工具约束，几何约束，物理约束，功能约束，装夹约束。Boothroyd通过增加其他设计约束来减少装配费用，首先减少装配的零件数，然后保证其他零件易于装配。这些方法缺乏从产品整体上评价可装配性，如：零件数目和零件之间的装配关系等因素对产品可装配性的直接影响，有待于进一步研究从产品总体结构上评价产品的可装配性，从而指导产品装配设计。

1　基本概念

定义1：广义键Lg是描述两个装配对象(零件或子装配体)之间的所有装配关系的信息集。每个广义键的两个装配对象之间可能包含一个或多个装配特征，即多重装配关系。广义键可表示为：Lg(i)={R(1)，R(2)，…，R(n)}，表示两个装配对象之间的所有装配关系。　　定义2：广义键模糊连接强度是两个结点(零件)之间的广义键的装配难易的一种模糊度量。它是由广义键中的装配特征的连接强度的模糊综合。两个结点的装配连接的强弱程度，是结点装配难易的一种度量。　　定义3：模糊图是一个三元组

(1)

式中，P={p1,p2,…，pn}是一个由n个结点构成的集合(称为论域)；是论域P上的模糊集，其隶属度函数为μi(pi),i=1，2，…，n，它表示结点pi的模糊度(或称存在度)，在此把结点的模糊度规定为与零件本身相关因素的模糊装配难度；是论域P×P上的模糊关系，可表示为矩阵

(2)

式中μij(i=1，2，…，n,j=1，2，…，n)；0≤μij≤1。当μij≠0时表示结点与结点之间有一条边，μij被称为结点和结点之间的连接强度，本文结点之间的连接强度规定为该边(装配特征)的模糊装配难度。μij=0表示其间无边相连，即无装配关系：μij=1表示其间边相连，即有装配关系，且装配难度为1，0≤μij≤1表示其间存在具有模糊装配难度为μij的模糊边。μij=μji，是对称的。一个模糊图的一部分仍构成一个模糊图，则该图为原图的一个模糊子图。有向模糊图中的边是有方向的，因此客服管理系统

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