[發明專利]螺旋錐齒輪形性協同制造的六西格瑪設計方法

有效

• 申請號: 201811037568.5
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109408860B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 唐進元;丁撼
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 伍傳松

本發明提供一種螺旋錐齒輪形性協同制造的六西格瑪設計方法，包括以下階段：(S1)定義階段：完善和擴展客戶意見(VOC)，采用質量功能展開(QFD)逐層擴展VOC，建立質量屋(HOQ)，提取出關鍵質量(CTQs)，確定性能評價項；(S2)測量階段：基于多目標優化(MOO)加工參數反調方法，建立參數驅動的輸入輸出模型；(S3)分析階段：建立加工參數與性能評價項的參數驅動的函數關系，確定加工參數反調模型；(S4)設計階段：設計MOO加工參數反調方案；(S5)驗證階段：驗證階段(S4)方案的實用性。將DFFS的DMADV框架引入螺旋錐齒輪的設計與制造中，提出基于MOO加工參數反調的DFFS設計流程，實現了復雜齒面的精確優化設計。

技術領域

本發明屬于機械加工技術領域，尤其涉及一種螺旋錐齒輪形性協同制造的六西格瑪設計方法，針對螺旋錐齒輪復雜的雙曲面特性，基于兼顧齒面幾何和物理性能的多目標優化加工參數反調方法進行復雜齒面的精確優化設計，并提供準確的加工參數來指導實際的齒輪加工。

背景技術

對于現代制造企業而言，應用先進的設計和工藝來處理產品特性和制造工藝，以達到高質量和低成本效益，是他們追求優化目標及有效提高競爭力的方法。然而，產品的許多性能和質量是由早期的設計以及在產品設計周期早期進行的設計選擇決定的。先進制造業最高級別的最新質量理念是與所有過程以及最低水平的質量評估相關的六西格瑪方法。隨著二十世紀八十年代以來的六西格瑪方法的出現，它被廣泛認為是一個嚴格的，系統的，以客戶為中心和利潤驅動的戰略業務改進計劃。六西格瑪設計(DFSS)，將六西格瑪的定義和理念與產品結構可靠性和性能穩健設計相結合，可以反映穩健的產品優化過程。為了準確理解和把握客戶的需求，一個新產品或新工藝的穩健可靠的設計被執行，以實現低成本，高效率和低缺陷的六西格瑪質量水平。

DFSS的力量在于產品設計和結果的改進。一個基于分析工具的建立的數據驅動系統，為用戶提供了預防和預測產品，服務或流程設計缺陷的能力，比缺乏DFSS結構的類似方法取得更好的成功。DFSS中使用的工具和方法非常重視確定并滿足客戶的需求和期望，能在產品開發早期階段盡早的發現并規避設計風險，減少交貨時間和開發成本，提高產品或服務的有效性。在過去幾十年間，DFSS一直被廣泛應用于世界上大大小小的公司企業中，獲得了顯著的效益和迅猛的發展。其中，DMADV模式作為一種改進的DFSS，已被廣泛用于各個行業，是質量改進的最佳系統化和數據驅動問題解決方法。

螺旋錐齒輪是一種復雜的傳動部件，由于復雜幾何結構及高使役性能要求，螺旋錐齒輪協同制造一直充滿挑戰。盡管DMADV模式已被廣泛用于各個行業，但是因螺旋錐齒輪產品及加工的特殊性，尚未見有DFSS設計理念引入到螺旋錐齒輪的產品開發中。

發明內容

鑒于上述狀況，本發明通過對先進設計理念、魯棒數值算法、有效評估策略和全局優化運算的綜合分析，基于多目標優化(MOO)加工參數反調方法，開發了一種基螺旋錐齒輪形性協同制造的六西格瑪設計方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種螺旋錐齒輪形性協同制造的六西格瑪設計方法，采用DMADV模式的DFSS框架，包括以下階段：

(S1)定義階段：完善和擴展客戶意見(VOC)，采用質量功能展開(QFD)逐層擴展VOC，建立質量屋(HOQ)，提取出關鍵質量(CTQs)，確定性能評價項；

(S2)測量階段：基于多目標優化(MOO)加工參數反調方法，建立參數驅動的輸入輸出模型，以便進行加工參數修正；

(S3)分析階段：建立加工參數與性能評價項的參數驅動的函數關系，確定加工參數反調模型；

(S4)設計階段：設計MOO加工參數反調方案；

(S5)驗證階段：驗證階段(S4)所提出的設計方案的實用性。