零件尺寸设计论文粗稿加matlab程序.doc

97年A题：零件的参数设计一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许范围。若将零件参数视为随机变量，则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的3倍。进行零件参数设计，就是要确定其标定值和容差。这时要考虑两方面因素：一是当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，偏离越大，损失越大；二是零件容差的大小决定了其制造成本，容差设计得越小，成本越高。试通过如下的具体问题给出一般的零件参数设计方法。粒子分离器某参数（记作）由七个零件的参数（记作）决定，经验公式为：的目标值（记作）为1.50。当偏离时，产品为次品，质量损失为1000（元）；当偏离时，产品为废品，质量损失为9000（元）；零件参数的标定值有一定的容许变化范围；容差分为A、B、C三个等级，用与标定值的相对值表示，A等为，B等为，C等为.七个零件的参数标定值的容许范围，及不同容差等级的成本（元）如下表（符号/表示五此等级零件）：标定值容许范围C等B等A等[0.075,0.125]/2525000/0.318/[0.225,0.375]205050000/20000/[0.075,0.125]2050200[0.075,0.125]50100500[1.125,1.875]50//[12,20]1025100[0.5625,0.935]/25100现进行成批生产，每批产量1000个。在原设计中，七个零件参数标定值为，，，，，，；容差均取最便宜的等级。请你综合考虑偏离造成的损失和零件成本，重新设计零件参数（包括标定值和容差），并与原设计比较，总费用降低了多少?零件的参数设计摘要模型是研究产品各零件参数对产品某一性能影响的连续模型，以生产产品总费用最小为最终目的的，主要用非线性规划的思想建立。因为零件参数为随机变量，所以建模时要用概率论的方法给出非线性规划问题目标函数。模型形式简洁。因为零件加工精度的限制，实际参数标定制的选取是离散的，我们可充分利用计算机软件的数值计算能力，用方法搜索最优值。其中法是我们认为最好的。问题重述合理的假设根据零件设计工艺中的一些具体要求，并为达到简化问题的目的，除题中已给出的假设外，我们进一步做出以下假设：假设组成产品的各个零件在生产过程中互不影响，而且这些零件可以无困难地组装成一件产品。即若视各个零件的参数为随机变量，则它们相互独立。2.假设问题中的经验公式在给定的零件参数变化范围之中是有效的。3.在大批量生产当中，假设整批零件都处在同一等级。本题可视1000个零件都是A等、B等或C等。4.设得到的产品分散等级：正品、次品、废品。各级产品性能参数的目标值分别为：正品：y();次品：y[)[];废品：y{}并设生产过程中没有工艺失误造成产品的损坏。5.由于制造工艺技术上的限制，标定值只能以某种确定的时间间隔来选取。例如本问题中，则由于精度的关系，我们可以选取的最小步长为0.001符号的约定y:粒子分离器性能参数；y:y的目标值（y=1.50）y：y的计算值；其中为7个零件参数；：的取值下限；：的取值上限；F（X）：y关于X的经验公式；：参数的标定值；：参数的容差；：容差关于标定值的相对系数；即；：的方差；：y的方差；C(X)：产品的成本函数（单位/元）；：表示以为均值，为方差的正态分布；：y的分布密度函数；：产品质量损失函数（单位/元）;:产品的总成本（单位/元）;:产品质量总损失（单位/元）;:产品个数（单位/个）;:零件容差等级分类标准值问题分析本问题是一个有条件约束的非线性规划问题。问题的约束条件由零件参数（包括标定值和容差）变化范围确定。参数标定值的有效取值范围构成问题的可行域。我们的目标是确定零件参数的可行值，使得我们的产品总费用尽可能低。问题的目标函数就是总费用函数。总费用由产品参数偏离目标值引起的质量损失费用和产品的成本费用两部分组成。由于零件参数为随机变量，具有不确定性，我们考虑采用概率论方法来生成目标函数，对于值在可行域内的参数变量，利用它们的概率分布通过经验公式得出产品参数的概率分布，从而可以得出产品的质量损失费用函数，而对应参数向量存在一个成本费用函数。于是得出我们的产品总费用函数表示。我们的目标就是确定参数向量的值以及各种零件的等级，使目标函数达到最小。本问题的求解过程实际上是一种优解搜索过程，由于参数的标定值容许范围是一个连续域，穷举法显然是不可行的，而各种传统的优解搜索方法都只能得到局部最优解。既然得到全局最优解有困难，从方法的可行性和有效性方面考虑，我们考虑采用混合搜索方法，利用计算机强大的计算能力，由点到面，从多个局部最优解中