摘要： 国际标准刊号:ISSN 1001—2354国内统一刊号:CN 12—1120/TH《机械设计》杂志是中国机械工程学会机械设计分会会刊、中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊、中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊,学位与研究生教育指定中文重要期刊,国内外公开发行。本刊已被"中国核心期刊(遴选)数据库"、"中国科技期刊精品数据库"、"中国期刊网"、"中国学术期刊(光盘版)"、"中国学术期刊综合评价数据库"等全文收录。《机械设计》的影响因子在同类科技期刊中名列前茅,并多次荣获天津市一级期刊、天津市优秀期刊奖。本刊为月刊,每月20日出版,A4开本,每期传递信息量近20多万字。

关键词： 机械设计基础课程   能力导向   内容体系重塑   教学模式重塑   考核方式重塑  

摘要： 随着时代的快速发展,机械设计基础课程的内容体系需要与时俱进,教学方法需要注重实践,学习评价需要有利于促进学生的深度学习。通过内容体系、教学模式及考核方式的三维重塑,实现机械设计基础课程的全方位、体系化教学改革。以科研反哺教学,从现代机械创新设计和机电产品系统观的视角,重塑课程的内容体系。贯彻“学生中心”“学中做”“做中学”理念,借鉴项目式教学思想,重塑课程的教学模式,以企业产品开发过程建构项目指导进程,以项目指导进程组织课堂教学逻辑。践行“能力导向”,以全过程全要素训练和评价为目标,重塑课程的考核方式。“设计与制造Ⅱ”课程实践取得了良好成效,验证了三维重塑课改做法的有效性。

摘要： 尊敬的广大读者:2022年度《机械设计与制造》杂志征订工作已经开始,为了更好地开展这项工作,现将具体征订事宜说明如下:本刊为大16开月刊,全年12期,定价为35元/期,420元/年。面对企事业单位、各大院校和个人每个月均可接受订阅。订阅通道:电话咨询订阅。订阅专线024-8689912018512480200·网站下载订阅表。***发送电子邮件至3250874602@***订阅

关键词： 订单预测   灰色神经网路   柔性作业车间调度   动态调度   非支配排序遗传算法  

摘要： 现代制造业改变了传统的大规模的备货生产模式,逐步向面向客户需求的订单生产模式转变,在此背景下,许多企业为了提升自身竞争力,形成了库存生产(Make To Stock,MTS)和按单生产(Make To Order,MTO)相结合的混合生产模式。虽然上述混合生产模式给企业带来了诸多益处,但同时也让企业面临了新的问题:首先是如何合理优化备货生产品与订货生产品涉及的生产排程,其次是如何进行较为准确的订单预测来指导生产。本文针对企业面临的上述困扰,研究MTS/MTO混合模式下的企业车间生产排程问题和订单预测问题,提出了MTS/MTO混合模式下的智能排产调度技术,并结合实际项目自主开发了一套能够应用在实际车间的排产调度系统。论文的主要研究内容与成果如下。(1)针对MTS/MTO混合模式下的订单预测问题,建立了基于改进灰色神经网络的订单预测模型,采用粒子群算法对灰色神经网络进行优化,并结合实际数据进行了实例验证和结果分析。(2)通过分析MTS/MTO混合模式下车间作业流程及调度过程的特点,研究考虑工件分批和换模时间的多目标柔性作业车间调度问题。综合最小化延期订单数量、最小化换模时间、最小化瓶颈资源负荷的调度目标,建立了柔性作业车间调度模型,设计了改进的非支配排序遗传算法,并通过实际算例验证了所提模型和算法的有效性。(3)通过分析MTS/MTO混合生产模式下制造企业在生产过程中的生产扰动事件,研究MTS/MTO混合模式下的动态调度处理技术。针对生产扰动事件,提出了动态调度处理策略,设计了基于任务实时信息、资源实时信息、紧急订单插入的重调度算法和基于工序延误的适应性调度算法等六种动态调度算法。(4)规划设计了排产调度系统总体结构,自主开发了MTS/MTO混合模式下的智能排产调度系统,与MES等关联信息化系统之间进行了集成,通过订单预测、资源管理等功能模块的设计实现,结合车间实际案例验证了系统解决该车间作业调度问题的有效性。

关键词： 物理原理   机械设计   应用研究  

摘要： 针对物理原理的概念和原理进行介绍,并对其对机械设计产生的而影响进行分析,随后对机械设计中应用物理原理的手段方式进行探究,有助于我国机械设计行业的优化,拉近抽象物理原理与社会实际应用间距离,增加物理原理的社会化应用.

关键词： 人工蜂群算法   柔性作业车间   变步长   两阶段   动态调度  

摘要： 柔性作业车间是接纳上层物料、订单任务和生产状态反馈的聚集点,研究柔性作业车间的调度优化对实现智能制造具有重要意义。人工蜂群算法结构简单,鲁棒性强,适用于求解车间调度类NP难的优化问题。基于上述背景,本文对改进人工蜂群算法及其在柔性作业车间调度中的应用展开研究,主要内容如下:首先,建立以最大完成时间为目标的柔性作业车间单目标调度优化模型,提出一种变步长人工蜂群算法。采用基于概率选择交叉个体的方法,平衡算法开发与探索能力;引入搜索阈值提出变步长搜索策略,使大步长与小步长有机结合,提高算法的全局搜索能力;增加侦查蜂数量保持种群的多样性。通过Kacem数据集上的标准算例验证改进策略的有效性,与已有算法对比结果表明,所提算法具有更强的寻优能力和收敛性。其次,以最大完成时间、瓶颈机器负荷和机器总负荷为优化目标,将单目标柔性作业车间调度扩展为多目标问题。受保留解策略对算法搜索方向产生影响的启发,设计两种不同的种群更新策略,提出两阶段混合人工蜂群算法。第一阶段采用独立更新策略,保持解的分散性;第二阶段采用贪婪策略保留新种群,加快算法收敛。提出一种全局搜索能力强的改进逆序变异方法,采用多重变异策略提高种群的多样性。利用Brandimarte数据集的10个算例验证所提算法的有效性,与已有算法相比,所提算法具有更好的种群多样性和收敛性,适用于不同规模的柔性作业车间问题。最后,在传统的生产调度目标基础上,将碳排放这一生态指标纳入调度系统;同时考虑实际生产车间的复杂环境以及生产过程中随时可能出现动态事件,将稳定性也纳入优化目标,构建动态调度模型,提出一种改进的多目标人工蜂群算法。针对碳排放目标加入一种启发式变异方法,结合多重变异策略提高种群多样性。通过仿真实验验证本文算法的快速响应能力,降低动态事件对车间生产的影响,保证车间生产稳定高效运行。

关键词： 柔性作业车间调度问题   运输时间   调整时间   邻域结构   多目标进化算法  

摘要： 柔性作业车间调度问题(Flexible Job Shop Scheduling Problem,FJSP)是一类重要的组合优化问题,符合现代离散制造系统的生产模式。经典FJSP仅考虑了工件在机床上加工消耗相应加工时间的情况,但实际生产过程中,工件搬运、机床换模、更换刀具等辅助活动也会消耗大量的运输时间和调整时间,严重影响生产周期。忽略辅助时间因素会大大降低调度方案的准时性和可行性,因此本文研究了同时考虑运输时间和调整时间的柔性作业车间调度问题(FJSP with Transportation and Setup Times,FJSP＿T/S),从理论研究到实际应用对FJSP＿T/S进行深入探索。本文主要内容概括如下:(1)单目标FJSP＿T/S研究。针对单目标FJSP＿T/S,本文建立了混合整数规划模型,包含问题的决策变量、目标函数和约束,并根据模型中工序有多台可选加工机器的特点,设计了一种改变关键工序加工机器的机器邻域结构辅助算法求解。对于建立的模型,本文提出了一种改进文化基因算法,其中局部搜索算子采用混合模拟退火框架,并使用机器邻域结构扰动搜索邻域解。最后对28个基准实例进行多次实验,其中改进文化基因算法在21个实例上优于对比算法,结果验证了该算法在解决单目标FJSP＿T/S上的有效性。(2)多目标FJSP＿T/S研究。本文建立了一种网络图模型用于描述多目标FJSP＿T/S的调度方案。根据模型约束关系推导出了可行插入定理,并设计出一种包含4种移动类型的插入式邻域结构用于不同的优化目标。在求解方面,本文提出了一种混合多目标进化算法来平衡算法的深度和广度。该算法通过采用插入式邻域结构的禁忌搜索算子来提升局部搜索精度,并使用基于参考点的非支配排序选择算子来引导种群向Pareto最优前沿方向搜索并保持种群的多样性。通过28个基准实例的分组实验,对比分析了局部算子效果和整体算法性能,结果表明提出算法在解决多目标FJSP＿T/S上是有效的。(3)车间生产调度软件原型系统开发。结合上述研究成果,本文通过Matlab设计开发了带运输调整时间因素的车间调度软件的原型系统。该软件包含图形用户界面,能够方便快捷地导入待加工工件、订单交货期等信息,从而快速有效地制定详细生产计划。为制造企业实现排产自动化、智能化提供一定的技术参考与启发。

关键词： 机械设计基础   混合式教学   超星平台   教学设计  

摘要： 随着互联网的普及、移动手机的广泛使用,学生获取知识的途径变得更加丰富多样。基于此,为了改善高职机械类专业学生学习兴趣低下的情况,对机械设计基础课程进行了线上教学设计,并进行了课程实践。

关键词： 自动化产线   激光焊接   光伏焊带   机械设计  

摘要： 随着全球光伏装机量的增长,光伏行业对光伏组件产品的质量和产量提出了更高的要求。汇流带焊接作为组件生产中至关重要的一环,目前广泛采用的人工焊接方式存在效率低、人工成本高、焊接质量不稳定等问题。因此,有必要开发数字化和自动化程度高的新型汇流带焊接设备。本文研发一条适合焊接多种规格光伏电池板汇流带的自动化激光焊接生产线,并为其制定合适的焊接工艺参数。首先,本文对光伏电池板汇流带激光焊接工艺进行分析。在此基础上,设计了生产线的加工模块,并进行生产线布局。之后分析了各工位的机构组成,使用CAXA3D实体设计软件对各机构进行三维建模,并对整条生产线进行虚拟装配。通过虚拟装配,可以及时发现并修改设计缺陷,节省时间成本和加工成本。其次,本文对生产线的电气控制系统进行设计。通过机构受力分析得到夹带机构气缸所需的空气压强,通过有限元分析计算得到汇流带剪切过程中所需的剪切力,采用SMC气动系统设计软件设计了生产线的气动回路。采用台达PLC作为主控制器,完成了电气控制硬件系统设计及各工位控制流程设计。最后,本文分析了焊接工艺参数对太阳能电池板汇流带焊接质量的影响。利用STM32单片机作为主控芯片,通过MATLAB软件开发上位机界面,设计了瞬态焊接测温系统,为焊接试验提供温度数据。使用ANSYS软件建立了汇流带焊接有限元模型,并通过焊接试验评估热源模型。参考焊接温度场仿真计算结果,确定一组合适的焊接工艺参数,为实际焊接加工提供了参考。实际应用表明,本文设计的自动化激光焊接生产线极大地提高了汇流带焊接效率,获得了较好的焊接质量,节省了时间和人工成本,解决了当下光伏电池板汇流带焊接设备中存在的诸多问题,具有良好的工程应用前景。

摘要： 尊敬的广大读者:2022年度《机械设计与制造》杂志征订工作已经开始,为了更好地开展这项工作,现将具体征订事宜说明如下:本刊为大16开月刊,全年12期,定价为35元/期,420元/年。面对企事业单位、各大院校和个人每个月均可接受订阅。