螺旋锥齿轮形性协同制造的六西格玛设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109408860A(43)申请公布日2019.03.01(21)申请号201811037568.5(22)申请日2018.09.06(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人唐进元丁撼(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205代理人伍传松(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书11页附图7页(54)发明名称螺旋锥齿轮形性协同制造的六西格玛设计方法(57)摘要本发明提供一种螺旋锥齿轮形性协同制造的六西格玛设计方法，包括以下阶段：(S1)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；(S2)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；(S3)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；(S4)设计阶段：设计MOO加工参数反调方案；(S5)验证阶段：验证阶段(S4)方案的实用性。将DFFS的DMADV框架引入螺旋锥齿轮的设计与制造中，提出基于MOO加工参数反调的DFFS设计流程，实现了复杂齿面的精确优化设计。CN109408860ACN109408860A权利要求书1/1页1.一种螺旋锥齿轮形性协同制造的六西格玛设计方法，其特征在于，采用DMADV模式的DFSS框架，包括以下阶段：(S1)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；(S2)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，以便进行加工参数修正；(S3)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；(S4)设计阶段：设计MOO加工参数反调方案；(S5)验证阶段：验证阶段(S4)所提出的设计方案的实用性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，性能评价项包括几何和物理性能评价项，其中，几何性能评价项为残余ease-off的(RMSE)hRSME，物理性能评价项为最大齿面接触应力CPMAX、最大负载传递误差LTEMAX、重合度CR和机械效率η。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，设计变量还包括载荷。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用载荷齿面接触分析(LTCA)方法，通过数值拟合方法分别获取加工参数与评价项LTEMAX、CPMAX和CR的函数关系；对于评价项η，根据与载荷条件相关的输入转速ωG及转矩TG来判定。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阶段(S5)中，验证方法包括数值算例和试验设计(DOE)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，DOE以实际加工-通用测量-优化反调的3-M全闭环自动反馈控制系统为主体，在反调部分考虑参数驱动控制的直接加工参数反调，在测量部分考虑预设ease-off的CMM通用测量、考虑机床空间几何误差(SGEs)和制造安装误差的测量。2CN109408860A说明书1/11页螺旋锥齿轮形性协同制造的六西格玛设计方法技术领域[0001]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的六西格玛设计方法，针对螺旋锥齿轮复杂的双曲面特性，基于兼顾齿面几何和物理性能的多目标优化加工参数反调方法进行复杂齿面的精确优化设计，并提供准确的加工参数来指导实际的齿轮加工。背景技术[0002]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。[0003]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