[发明专利]一种面向绿色再制造的重型机床模块划分方法

说明书

本发明公开了一种面向绿色再制造的重型机床模块划分方法，属于机床设计领域，具体涉及到重型机床的模块划分方法和重型机床的再制造工艺过程。在公理设计的基础上，以公理设计的四个设计域为主线并创新性地将其延伸到再生域。在设计阶段提前考虑再生制造的难点，采用设计结构矩阵综合考虑设计参数在结构域和再生域之间的相关性和相似性，通过基于原子理论的模块聚类算法寻求理想的重型机床模块化设计方法。以提高机床的再制造性、降低机床的制造成本为目标，从而延长其服务周期，提高企业的竞争力，有效减少资源的消耗。

技术领域

本发明涉及到一种面向绿色再制造的重型机床模块划分方法，属于机床设计领域，具体涉及到重型机床绿色再制造过程和模块划分方法。

背景技术

机床是国家的重要战略物资，是装备制造业的标志性产品。由于质量大、耗材多、制造能耗高、价格昂贵，废旧产品直接报废将导致巨大的资源与能源浪费。因此，如何实现其绿色再制造，使老旧机床焕发新的活力并延长服役周期，是亟需解决的一个重要难题。近年来，一种更加顺应可持续发展要求的废旧产品处理方式——绿色再制造引起了全社会的广泛重视。绿色再生制造通过零部件的拆卸、维修、替换和升级等来延长其服役周期，使老旧重型机床焕发新的活力，达到节能减排、节约资源的重要途径。如何提高数控机床的加工精度已成为国内外学者研究的热点问题。目前，在机床再制造和机床模块划分方面，国内外研究人员已经做了很多工作。

Nakashima等研究了再制造的库存控制问题，提出了最优库存控制系统。Anityasari对废旧零部件的再次进行利用的质量可靠性进行了分析、判断和研究，并根据研究结果建立了剩余寿命的评估模型。YDu等从节能环保和信息功能等方面介绍机床再制造的机器综合升级方案，提出技术途径和技术方案，并对机床再制造的经济效益和环境效益进行了分析。

“模块化设计”是一种前沿的设计概念和设计方法。提出这种设计方法的目的,是为了提高设计效率,使设计经验能够传递和继承,以利于进一步提高设计和生产水平。这种方法具有采用互换性的一定功能和关联要素的单元进行组合而形成产品的特征,它强调以功能分析为基础,以市场预测为导向,把功能不同或者功能相同而性能不通的模块进行组合和互换,形成多种通用、变形的产品,使产品系列具有很大的适应性。模块划分是模块化设计的重要内容，可以根据不同的划分方法来进行模块构建。Erixon等将产品功能进行分解得到了很多小的子功能，提出了一些模块划分的通用原则，用来判断该子功能能否成为独立模块，通过对产品子功能进行分析来对功能单元进行聚类。Stone等给出了一种启发式方法，该方法根据产品的功能来创建模块。一些学者在研究中考虑了产品的生命周期因素。Umeda等从多目标的角度考虑了产品的生命周期因素，在模糊数学理论的基础上通过定量的方法来评价模块划分的好坏。模块化设计方法具有的明显优势就是不仅能满足用户多品种的要求,而且缩短设计周期,使企业在市场竞争中获得主动权。

为了提高设计效率和降低复杂性，模块化设计在机床，特别是大型龙门加工中心的批量生产中得到了广泛的应用。为了提高重型机床的再制造能力，模块的划分标准不仅要关乎功能完整性、结构合理性，还需提前预测潜在的其再制造需求，考虑制造的资源、再制造的工艺过程差异以及再制造的环境。如何在设计阶段提前考虑再制造的难点与瓶颈，以提高其绿色再制造能力，尚存在诸多有待深入研究的内容。为了提高重型机床的绿色再制造能力，本文提出面向绿色再制造的重型机床模块划分方法，以提高机床的再制造性、降低机床的制造成本为目标，从而延长其服务周期，提高企业的竞争力，有效减少资源的消耗。

发明内容