(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210929187.8 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 陈昊　刘晓涵　邓杰　叶雪荣　 翟国富　康锐　 (74)专利代理 机构 哈尔滨龙 科专利代理有限公 司 23206 专利代理师 王恒 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01)G06F 119/18(2020.01) (54)发明名称 一种考虑制造成本的极化继电器容差自动 分配方法 (57)摘要 一种考虑制造成本的极化继电器容差自动 分配方法， 涉及一种极化继电器容差分配方法。 建立数字样机模型分析零部件容差变化与质量 一致性提升和成本变化的潜在规律； 按照加工方 式的不同将制造过程进行统一化 分解； 设计不同 容差组合的零部件和装配过程参数， 试验获取零 部件和装配过程的成本， 筛选出最合适的容差 ‑ 成本函数， 并使用最小二乘辨识确定模型参数； 构建制造工序极限能力约束下不确定性最大界 迭代模型； 分析当前设计状态质量参数波动与设 计目标之间的偏差， 建立容差自动再分配目标函 数， 对目标函数进行寻优， 确定最优解集； 抽样验 证是否符合设计要求。 有助于在保证容差再分配 精度与效率的同时， 控制极化继电器制造成本的 上升。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 115203860 A 2022.10.18 CN 115203860 A 1.一种考虑制造成本的极化继电器容差自动分配方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 根据极化继电器的图纸及工作原理， 分析极化继电器的结构与零部件特征， 并确定 极化继电器的装配过程特征， 建立极化继电器数字样机模型， 分析零部件容差变化与质量 一致性提升和成本变化的潜在规 律； S2、 针对S1确定的极化继电器零部件及装配过程特征， 分析极化继电器零部件和制造 过程加工方式， 并按照加工方式的不同将极化继电器的制造过程进行 统一化分解成外圆特 征、 内外孔特 征、 定位特 征、 平面特 征和表面镀层特 征五类； S3、 基于正交试验方法设计不同容差组合的零部件和装配过程参数， 试验获取零部件 和装配过程的成本， 筛选出最合适极化继电器零部件和装配过程的容差 ‑成本函数， 并使用 最小二乘辨识确定容差 ‑成本函数的模型参数； S31、 针对S1确定的零部件及装配过程特征与S2确定的制造过程统一化分解结果结合 成本函数形式， 从每个零部件制造过程中选取中心值、 ±10％和±20％五个水平制作正交 试验表， 统计零部件制造过程成本； S32、 基于S31中的试验结果， 从指数函数、 对数函数、 指数和分式复合模型、 指数和倒指 数复合模型、 倒 指数积和指数复合模型中筛选出最合适极化 继电器零部件和装配过程的容 差‑成本函数， 使用最小二乘方法对容差 ‑成本函数中的未知参数进 行近似拟合建立 五类制 造特征的容差 ‑成本函数， 同时分析装配容差与装配成本的关系， 建立零部件和装配过程容 差‑成本模型； S33、 基于S32中的零部件和装配过程容差 ‑成本模型， 统计并分析极化继电器零部件的 数量， 并分析每个零部件的制造特征数量， 计算不同容差时极化 继电器的制造成本， 建立极 化继电器制造成本模型： 其中， npar表示极化继电器零部件总数， ncha表示极化继电器某一个零部件的五类制造特 征数量， ttor表示极化继电器零部件容差， Pimat.表示极化继电器零部件材 料成本， npos表示装配特 征总数， ntime表示装配时间总数； S4、 基于S3建立的模型构建制造工序极限能力约束下， 考虑极化继电器容差变化导致 的设计参数贡献率变化、 制 造成本变化的容差自动再分配加速步长函数， 构建不确定性最 大界迭代模型； S41、 分析极化继电器质量一致性需求Lobj以及当前设计第j个设计参数、 第i次迭代结 束时的质量一致性波动范围 的相对关系， 构建根据质量波动与目标趋近程度实现步长自 动配置的加速函数 S42、 构建加速步长函数模型：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115203860 A 2其中， 表示第j个设计参数、 第i+1次迭代开始时的贡献率， 表示第j个设计参数、 第i次迭代结束时的质量波动加速步长， 表示第j个设计参数、 第i次迭代结束时的贡献率系数， 由田口稳健性设计方法的贡 献率计算公式获得， 表示第j个设计参数、 第i次迭代结束的制造成本Ctotal(i)与初始制造成本Ctotal(0) 的比值， S43、 分析继电器制造 工序的极限能力， 构建不确定性 最大界迭代模型： 其中， 记第j个参数yj的中心值为yj(0)， 在第i次迭代寻优过程中的不确定性容差为Myj (i)， 其制造工序能力极限容差值为γ， 第i +1次迭代 寻优时设计参数yj+1的不确定性容差为 S5、 基于S4建立的模型， 分析极化继电器当前设计状态质量参数波动与设计目标之间 的偏差， 建立极化 继电器容差自动再分配目标函数， 使用智能算法对目标函数进 行寻优， 确 定极化继电器容差最优解 集； S6、 通过抽样方法生成批量虚拟极化继电器样本建立数字样机模型， 计算样本质量特 征参数的方差和制造成本的变化情况， 验证极化 继电器质量参数标准差的提升幅度是否符 合设计要求。 2.根据权利要求1所述的一种考虑制造成本的极化继电器容差自动分配方法， 其特征 在于： 所述S5包括以下步骤： S51、 根据极化继电器的服役环境及质量特征的要求， 设计正交试验方案， 使用贡献率 分析方法从极化继电器的零部件参数及装配过程 参数中筛 选出容差自动再分配关键参数； S52、 根据极化继电器当前设计状态计算容差自动再分配初始时刻制造成本比、 一致性 波动水平、 质量 一致性预设要求以及容差设计关键参数的极限制造 工序能力； S53、 使用公式(3)得到极化继电器不确定性最大界分配的下一次步长值， 基于公式(4) 使用智能算法对迭代过程进行寻优， 直至质量一致性波动与预设要求的比值为 1， 确定出极 化继电器容差自动再分配关键参数的最佳容差组合； S54、 基于S53的结果， 依据国家标准及极化继电器制造厂家工艺控制规范对最佳容差 范围进行 标准化处理， 得到极化继电器规范化 容差组合。 3.根据权利要求2所述的一种考虑制造成本的极化继电器容差自动分配方法， 其特征 在于： 所述S5 3中智能算法为粒子群或差分进化 算法。 4.根据权利要求1所述的一种考虑制造成本的极化继电器容差自动分配方法， 其特征 在于： 所述S6包括以下步骤： S61、 基于S54的优化结果， 通过抽样方法生成批量虚拟 极化继电器样本， 并建立批量样 本的数字样机模型；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115203860 A 3