0引言

 

　　随着能源与环境问题的日益突出，再制造越来越受到重视。近几年在有关政策的支持和引导下，我国再制造技术和产业快速发展[1，2]。再制造是以旧件为毛坯进行的生产过程，故旧件拆卸是再制造的重要环节。合理、高效率的拆卸可以为再制造提供优质的原料来源，是再制造产品质量和效益的重要保证。拆卸规划是指将机器产品整体分解为零部件的计划过程，旨在于确定合理的拆卸顺序，保证拆卸质量和提高效率。本文尝试运用系统工程中的ISM方法，结合工程机械差速器再制造的需要，在分析差速器零部件之间连接关系之基础上，通过系统分析，建立用于表达差速器零部件之间连接关系的层次结构模型，构造零部件连接关系的解释结构有向图，并通过对其约束解除的方式生成差速器拆卸序列，从而形成拆卸工艺流程，并联系实际生产需要进行拆卸专机功能系统设计，为提高对象拆卸效率、减少劳动强度、减少生产成本等问题而设计的拆卸专机提供理论依据。

 

　　1连接关系的描述

 

　　机器或机构可以看成是一个由若干零部件通过一定的连接配合关系组成并且能够实现一定功能的系统。零件连接关系的描述就是以构成机器产品的零部件作为系统的构成要素，通过分析各零部件之间的连接配合关系，建立连接关系矩阵。根据工程机械差速器总成的装配图，将差速器分解为八个零件作为构成系统的结构要素。

 

　　2ISM模型的构建

 

　　ISM是系统工程中广泛应用的一种分析方法，是结构模型化技术的一种。解释结构模型技术广泛应用于社会、经济、文化、技术等多方面领域的现象和问题的分析，如地区经济发展问题、交通与能源问题、安全与质量问题、企业管理和项目管理问题，以及计划、规划、排序等问题[3]。解释结构模型的特点是将一个关系复杂凌乱的系统分解为若干个关系清晰的子系统要素，借助于经验、知识及计算机的帮助，最终构成一个有利于分析、计算、求解的多级递阶结构模型。

 

　　2.1建立邻接矩阵邻接矩阵是有向连接图的矩阵表示，用来描述图中各个节点两两之间的关系。构建ISM模型首先是利用表2所示的连接关系矩阵中各结构要素之间的矩阵关系建立邻接矩阵。邻接矩阵用符号A表示，矩阵元素由式（1）定义。见表1。

 

　　2.2生成可达矩阵邻接矩阵A建立之后，接下来用矩阵A加上同阶的单位矩阵I得到矩阵A+I，再对矩阵A+I作n次基于布尔代数运算的幂运算，直到（2）式成立为止。计算结果得可达矩阵M=（A+I）4，见表2。

 

　　M（A+I）n+1=（A+I）n≠…≠（A+I）2≠A+I（2）

 

　　2.3划分层次级别级别划分的目的是将可达矩阵M变换成易于绘制系统分级递阶结构模型、能够按层次排序的可达矩阵，由此建立结构模型。为此，应用可达矩阵M，对各要素Si求可达集（3）和先行集（4）。可达集（3）是可达矩阵M中Si所在的行元素为1的列所对应的要素的集合，先行集（4）是可达矩阵M中Si所在的列元素为1的行所对应的要素的集合。

 

　　接着根据（3）、（4），求满足条件（5）的要素。符合此条件的要素是系统的最上位要素，是系统结构最高层次的要素。对可达矩阵M重复多次作去掉最高层次要素的操作，便可确定出系统结构的第一层至最下层的要素，构造出系统的层次结构模型。

 

　　3拆卸规划与功能设计

 

　　3.1拆卸序列规划差速器的拆卸是多级递阶结构，根据零部件的拆卸顺序是由外向内、由低层向高层进行的原则，处于最低层的螺栓的拆卸是直接或间接影响整个差速器拆卸最重要、最基础的步骤。由此得到差速器拆卸序列及零部件结构深度（表3）。

 

　　3.2功能系统设计

 

　　3.2.1基本原则

 

　　3.2.1.1经济性好与性能可靠专机的经济性主要指设计制造和使用两个方面产生的成本费用，在满足功能的条件下追求经济性具有重大意义。在专机的设计与选购方面应充分考虑工件具有良好的工艺性和经济性。此外要求机器能在规定的时间，在规定的使用条件下无故障可靠地工作，使用寿命要长。在选购原材料时选择高性能、加工性能良好的原材料；专机装配时要求装配工艺好，整体结构紧凑；对机器进行排除故障时，易拆卸，易检查；零部件的通用化和标准化程度高，互换性好，维修效率高等。

 

　　3.2.1.2自动化程度高专机的主要作用是为解决采用手工拆卸效率低、劳动强度大、安全性差的问题，因此所设计的专机应具有较高的自动化程度，以提高生产效率、减少劳动强度和确保安全。

 

　　3.2.1.3造型新颖随着科学技术的发展，人们对产品的要求越来越高，不在局限于产品的使用功能，越来越多的人注重其美学功能。专机的外观应当新颖、美观，其外形形状与颜色的选择应充分考虑工作人员在工作时的生理与心理感觉。结构方面尽量满足人机工程学要求，考虑人、机器与环境之间的和谐，提高生产效率。

 

　　3.2.2功能

 

　　3.2.2.1基本功能为了将差速器总成拆卸为零件，根据差速器拆卸工艺流程，首先将差速器总成从地面运送至专机工作台面上的夹具，夹紧差速器，对差速器进行准确定位，拆卸差速器螺栓组螺母。其次将差速器总成拆卸为零件，最后将零件分类放置。综上，拆卸专机的基本功能就是拆卸螺栓和分离零件。其中拆卸螺栓可细分为运送工件（差速器）、夹紧工件、定位工件和拆卸螺母，分别实现运送差速器、夹紧差速器、定位差速器以及拆卸差速器螺栓组的功能。

 

　　3.2.2.2辅助功能为了使拆卸专机在拆卸时更可靠地工作。首先要在整个拆卸过程监测机械的性能具有故障诊断；当故障出现时，有相应的警报或提醒。其次要方便控制工作装置的运行与停止，若机器在使用寿命期间出现故障时维修要方便，减少维护成本。最后外形要美观，保证机器造型新颖，大小尺寸合适，颜色适应人的生理与所在环境。

 

　　4结束语

 

　　本文基于ISM的基本原理与方法，通过对工程机械差速器各零部件的连接关系提取与表达，生成差速器零部件连接关系矩阵，在计算连接关系矩阵的基础上建立产品连接关系可达矩阵及产品连接关系模型，并在分析计算下产生产品其结构层次、结构深度及确定产品零部件拆卸序列规划。为拆卸差速器提供了拆卸的步骤，解决了拆卸的随意性，并在对拆卸序列分析的基础进行了拆卸专机功能系统设计，为将来设计拆卸专机提供了有利的理论依据。

 

　　参考文献：

 

　　[1]徐滨士.中国再制造产业及再制造技术新进展[J].热喷涂技术，2012，2（3）：1-6.

 

　　[2]徐滨士，刘世参，史佩京.再制造工程的发展及推进产业化中的前沿问题[J].中国表面工程，2008，21（1）：1-5.

 

　　[3]吴群琪，李丽.道路旅客运输行业的政府管制[J].交通运输工程学报，2006，6（2）：107-112.