復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造過(guò)程質(zhì)量控制策略研究

顧玉娜　侯捷

摘 要：本文主要研究了復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造過(guò)程的質(zhì)量控制方案，介紹了復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造的內(nèi)涵形式及其質(zhì)量控制工作的顯著特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品；再制造；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)： TH186 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品制造工藝復(fù)雜，實(shí)際再制造過(guò)程涉及到眾多復(fù)雜制造設(shè)備、部件，種類眾多形態(tài)各異，不確定質(zhì)量擾動(dòng)因素眾多，零部件狀態(tài)、修復(fù)方法、加工裝配過(guò)程中不確定性較大，導(dǎo)致復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的再制造過(guò)程質(zhì)量控制工作難度較大，需要采取針對(duì)性的質(zhì)量控制策略，保證其再制造質(zhì)量。

一、復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的再制造

（一）內(nèi)涵與形式

復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品是零部件種類、數(shù)量眾多、再制造工序復(fù)雜、參數(shù)繁多且裝配制造質(zhì)量要求較高的機(jī)械產(chǎn)品，往往有著復(fù)雜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能，設(shè)計(jì)制造過(guò)程都比較復(fù)雜，為多項(xiàng)技術(shù)要求的混聯(lián)機(jī)械結(jié)構(gòu)體。復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的再制造是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的回收、修復(fù)、生機(jī)改造和性能維護(hù)的過(guò)程。將廢舊的復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行回收、拆卸、清洗，之后采用各類無(wú)損檢測(cè)方法檢查機(jī)械零件的疲勞、裂紋、應(yīng)力集中等多種質(zhì)量缺陷，根據(jù)零部件磨損、斷裂、變形、腐蝕的實(shí)際情況，應(yīng)用技術(shù)手段進(jìn)行部件的失效分析和剩余壽命計(jì)算，之后進(jìn)行專業(yè)化的修復(fù)加工，將再制造的零部件和新部件進(jìn)行組合裝配，控制裝配誤差，恢復(fù)產(chǎn)品的使用性能，提高產(chǎn)品使用壽命，節(jié)省成本，進(jìn)行廢舊復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品資源的回收再利用。

（二）復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再造質(zhì)量控制工作特點(diǎn)

不同于傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品制造過(guò)程質(zhì)量控制，復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的再制造質(zhì)量要求一般要比新產(chǎn)品高，再制造過(guò)程往往應(yīng)用到了大量的新技術(shù)新功能各異，再制造復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量與性能往往優(yōu)于新產(chǎn)品，因此復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造質(zhì)量控制和再制造技術(shù)工藝水平密切相關(guān)。復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的再制造質(zhì)量控制一般從再制造過(guò)程質(zhì)量參與和目標(biāo)兩方面進(jìn)行管理與優(yōu)化，對(duì)再制造過(guò)程中各種影響再制造質(zhì)量的因素盡心干預(yù)，將其細(xì)分為質(zhì)量因素和質(zhì)量特性兩類。再制造過(guò)程中，質(zhì)量要求是質(zhì)量信息的總集，是再制造過(guò)程中應(yīng)該控制的具體指標(biāo)，質(zhì)量特性則是再制造過(guò)程中，可能對(duì)產(chǎn)品最終質(zhì)量造成影響的過(guò)程參數(shù)，包括設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)、誤差、熱力學(xué)不確定擾動(dòng)等因素，以及產(chǎn)品自身的固有裝配質(zhì)量屬性，如尺寸、位置、相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置和表面質(zhì)量等。

二、復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造過(guò)程質(zhì)量控制

（一）裝配偏差控制

1 零部件偏差、公差描述。機(jī)械產(chǎn)品都是由零部件組成的，零部件自身的幾何精度對(duì)復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品最終質(zhì)量有著直接的影響，直接表現(xiàn)在產(chǎn)品最終的工作進(jìn)度、耐用性、可靠性以及使用壽命等方面，對(duì)再制造成本控制也有著一定的影響。復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的偏差是某尺寸和公稱尺寸之間的代數(shù)差，有實(shí)際偏差和極限偏差兩類，其中實(shí)際偏差是實(shí)際尺寸和公稱尺寸的差，極限偏差是極限尺寸和公稱尺寸的代數(shù)差，有上極限下極限之分。公差則是零部件幾何周村形狀和相互位置允許的變動(dòng)范圍，是對(duì)加工誤差的容忍程度范圍，根據(jù)產(chǎn)品使用性能給定，在滿足性能的前提下，公差可適當(dāng)增加。公差是對(duì)零部件制造精度和經(jīng)濟(jì)性的要求，和再制造加工難易程度相關(guān)，公差越小，制造精度越高，制造成本和難度也隨之上升。機(jī)械再制造中，公差和極限偏差之間有著明顯的區(qū)別和聯(lián)系，是對(duì)工件尺寸均勻度的要求，不能根據(jù)公差來(lái)判斷部件尺寸是否滿足質(zhì)量需求，極限偏差則是尺寸偏差的極限值，超過(guò)該限制就是表示該部件不合格。

2 再制造復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品零部件退化競(jìng)爭(zhēng)。復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的再制造質(zhì)量不確定性很大，零部件進(jìn)入機(jī)械產(chǎn)品再制造流程之后，在各種處理過(guò)程中受到多種過(guò)程信息的作用，最終表現(xiàn)為再制造件的最終質(zhì)量，理論上再制造件上應(yīng)該記載著全部質(zhì)量信息，然而實(shí)際上在加工過(guò)程中，后序工序會(huì)造成前期加工質(zhì)量痕跡的丟失，導(dǎo)致載體和質(zhì)量信息之間相對(duì)模糊，難以形成明確的質(zhì)量好壞衡量標(biāo)準(zhǔn)，受到眾多因素的綜合影響，和裝配偏差源之間的關(guān)系也不明確。復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的服役期限內(nèi)，產(chǎn)品剩余強(qiáng)度冗余在服役過(guò)程中產(chǎn)生了變化，參差不起，對(duì)于新裝配的機(jī)械部件，即便其表面符合粗糙度要求，但是微觀上其表面仍然凹凸不平，如果裝配接觸面未經(jīng)磨合就直接相互嵌入，在承受較大壓力的情況下將會(huì)在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生相互切削，造成短時(shí)間內(nèi)的嚴(yán)重磨損。這種情況下，再制造過(guò)程仍然采用等壽命設(shè)計(jì)是不明智的，因?yàn)樵僦圃斓膶?duì)象是已經(jīng)服役一段時(shí)間后的機(jī)械產(chǎn)品，所有零部件都達(dá)到相同壽命的理想狀態(tài)是難以實(shí)現(xiàn)的，不同部件的壽命存在著同類部件壽命的分散性和不同類部件壽命的“水桶理論”兩個(gè)不確定性，在再制造設(shè)計(jì)階段，將影響產(chǎn)品性能的關(guān)鍵性短板進(jìn)行強(qiáng)化，提高其核心件的性能，就能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品多壽命周期的使用。

（二）裝配偏差度控制

復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造零部件往往是修復(fù)后的零部件，不同的損壞情況和修復(fù)技術(shù)使零部件的質(zhì)量和尺寸公差變化范圍較大，形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)離散事件系統(tǒng)。考慮到復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造零部件的尺寸并非公稱尺寸，因此其裝配偏差度和新產(chǎn)品的裝配偏差度之間存在著一定的差別。對(duì)于再制造過(guò)程，裝配偏差度是不同裝配序列下有相對(duì)配合關(guān)系的裝配零部件工序偏差的積累，反映了一次裝配的成功率，可表示如下：

其中：k-偏差控制階段；

ωs、ωe-k階段內(nèi)系統(tǒng)裝配總偏差權(quán)重和隨機(jī)不確定偏差權(quán)重；ωt、ωb-αis 、βie 的權(quán)重；n-裝配體聯(lián)接結(jié)構(gòu)樹(shù)；αis 、βie -聯(lián)接結(jié)構(gòu)裝配系統(tǒng)裝配偏差度、聯(lián)接結(jié)構(gòu)裝配隨機(jī)不確定偏差度。

再制造裝配過(guò)程屬于動(dòng)態(tài)隨機(jī)不確定過(guò)程系統(tǒng)，基于裝配偏差度因素進(jìn)行零部件公差精度分級(jí)，建立復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造過(guò)程的質(zhì)量約束條件，最終能夠獲得最小化不同零件裝配偏差度的偏差優(yōu)化函數(shù)：

根據(jù)該函數(shù)，能夠指導(dǎo)進(jìn)行復(fù)雜再制造裝配過(guò)程的偏差控制。

（三）質(zhì)量控制優(yōu)化算法

復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造中面臨著隨即發(fā)生的各種不確定情況，對(duì)再制造過(guò)程進(jìn)行精確的質(zhì)量信息控制難度很大，無(wú)法有效開(kāi)展全局質(zhì)量控制工作，因此可以采用滾動(dòng)時(shí)域的優(yōu)化方法，將全局質(zhì)量控制工作劃分為諸多質(zhì)量控制域，形成偏差集，并對(duì)各個(gè)零部件根據(jù)精度進(jìn)行進(jìn)一步偏差等級(jí)精度細(xì)分，進(jìn)行質(zhì)量偏差的局部動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

實(shí)際控制工作中，首先以該工序開(kāi)展之前的狀態(tài)作為基點(diǎn)，獲取再制造過(guò)程質(zhì)量信息，按照工藝流程順序分析質(zhì)量信息的相關(guān)性，劃分全局質(zhì)量控制區(qū)域，將廣義全局控制問(wèn)題轉(zhuǎn)換為在線滾動(dòng)系列局部問(wèn)題，之后找尋不同工序的質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，將質(zhì)量控制域轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量控制點(diǎn)矩陣，問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)進(jìn)行多個(gè)優(yōu)化子的控制，滾動(dòng)過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，采用實(shí)時(shí)工況動(dòng)態(tài)自適應(yīng)機(jī)制推動(dòng)工序的進(jìn)行，以部分工序最優(yōu)解組成整個(gè)再生產(chǎn)流程質(zhì)量控制最優(yōu)解。

結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)分析了復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造質(zhì)量穩(wěn)定性可靠性相關(guān)因素，對(duì)影響再制造產(chǎn)品質(zhì)量的誤差偏差相關(guān)耦合作用進(jìn)行了討論，深入總結(jié)分析了產(chǎn)品零部件退化競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，基于此提出了時(shí)序滾動(dòng)局部質(zhì)量控制策略，對(duì)復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造質(zhì)量控制有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]邢玲玲.復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品再制造裝配過(guò)程在線質(zhì)量控制方法研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2014.