基于Hopfield算法的孔群加工路徑規(guī)劃

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1、48DieandMouldTechnologyNo.12003文章編號(hào):1001-4934(2003)01-0048-03基于Hopfield算法的孔群加工路徑規(guī)劃周鯤,邵華(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力學(xué)院,上海200030)摘要:采用改進(jìn)Hopfield方法結(jié)合孔群加工的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行鉆削加工中心路徑的優(yōu)化。在孔群加工,總加工成本由刀具成本,加工成本,非生產(chǎn)刀具行進(jìn)時(shí)間,刀具換刀成本組成。因此,由于刀具行進(jìn)路線需要規(guī)劃,可以看出該優(yōu)化類似于TSP問(wèn)題。提供一個(gè)基于改進(jìn)Hopfield方法的解決程序,進(jìn)行路徑優(yōu)化。上述問(wèn)題的決策可以根據(jù)提出算法的輸出作出

2、。由計(jì)算試驗(yàn)得到結(jié)果顯示,總加工成本可以在合理的搜索時(shí)間內(nèi)大幅度減少。關(guān)鍵詞:Hopfield算法;TSP;路徑優(yōu)化;刀具中圖分類號(hào):TG71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AAbstract:AdoptinganimprovedHopfieldalgorithmandholesmachiningrouteoptimizationfunctions,thecenterroutewasoptimizedindrillingandcuttingprocess.Inholesmachining,thetotalmachiningcostsincludetoolcost,machi

3、ningcost,un-tooltravelingtimeandswitchingtoolcost.DuetotoolroutesimilariwthTSP,aimprovedHopfieldalgorithmwasputforwardtooptimizetoolroute.Theresultsob-tainedfromHopfieldcomputationalexperimentsshowthatthetotalmachiningcostcanbesignificantlyre-duced.Keywords:Hopfieldalgorithm;TSP;

4、routeoptimization;tool換刀安排;(3)刀具孔群歸類;(4)切削速度的選0引言[2]擇。所有這些才是總加工成本的主要因素。因此,本文優(yōu)化目標(biāo)是:最小化加工成本)))刀具行孔群加工是加工中心的一個(gè)典型機(jī)加工過(guò)進(jìn)成本,刀具成本,刀具換刀成本。仿真過(guò)程:采程。例如,一個(gè)典型的注塑?？赡苡谐^(guò)100個(gè)用該方法連續(xù)10次在單位方塊內(nèi)隨機(jī)產(chǎn)生10個(gè)孔,而且直徑,深度,誤差,表面粗糙度要求都不不同的10孔分布,平均經(jīng)87次迭代計(jì)算全部收同,因此需要大量的不同刀具和換刀操作。由于斂到有意義的路徑,說(shuō)明該方法通過(guò)驗(yàn)證,并且參是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的機(jī)加工特征,刀具行

5、進(jìn)耗費(fèi)了大量時(shí)[3]數(shù)受孔數(shù)目變化不大。間。相當(dāng)多時(shí)間花在刀具的換位加工及換刀操作上。在Merchant的調(diào)查中顯示,刀具和工件的運(yùn)1理論分析動(dòng)在加工過(guò)程中平均占用了70%的時(shí)間。此外,在加工一個(gè)孔位到最終尺寸,由于采用不同的刀[1]該問(wèn)題是選擇一套優(yōu)化的速度,時(shí)間序列去具和不同的切削速度,直接影響了加工成本。保證最小總加工成本。成本主要包括:然而,目前的國(guó)內(nèi)研究中,有兩個(gè)主要問(wèn)題仍(1)刀具行進(jìn)成本:從先前位置移動(dòng)到當(dāng)前位然存在。首先,在鉆孔操作中,成本優(yōu)化主要在于置的成本。該成本是在兩個(gè)位置之間的距離Pjk,對(duì)切削刀具自身參數(shù)的優(yōu)化。其次,每個(gè)孔被單

6、通常因?yàn)槟芰肯纳?作為非切削運(yùn)動(dòng)成本比切獨(dú)考慮,全局優(yōu)化沒有考慮?，F(xiàn)實(shí)中,孔群加工問(wèn)削過(guò)程低。題包括以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)刀具行進(jìn)路線;(2)刀具收稿日期:2002-08-27作者簡(jiǎn)介:周鯤(1976~),男,碩士研究生。模具技術(shù)2003.N0.149(2)換刀成本:該成本當(dāng)不同的刀具用于下一個(gè)間,刀具換刀時(shí)間,選刀時(shí)間,加工速度標(biāo)準(zhǔn)共四加工時(shí)而產(chǎn)生。如果刀具i不再使用,那么必須執(zhí)個(gè)問(wèn)題。細(xì)節(jié)在下面給出。行換刀Ij去得到所需刀具。在CNC加工中,每個(gè)刀表1鉆頭壽命計(jì)算公式參數(shù)具根據(jù)類別安裝在相應(yīng)的刀庫(kù)。換刀時(shí),刀庫(kù)必須Cvzvxvyvm旋轉(zhuǎn),使刀具轉(zhuǎn)換設(shè)

7、備能到達(dá)所在位置。換刀時(shí)間鉆孔4180140015012依賴于刀庫(kù)中刀具的位置。如果ij位置遠(yuǎn)離當(dāng)前刀擴(kuò)鉆1111014012015012具i,那么刀庫(kù)必須旋轉(zhuǎn)很長(zhǎng)的距離換刀。這引起了擴(kuò)孔1111014012015012很長(zhǎng)的換刀時(shí)間tii,導(dǎo)致高換刀成本。鉸孔1816013012015013(3)刀具加工成本:該成本由新刀具成本和刀具損壞后換刀的成本。加工成本和過(guò)加工成本是加最小化生產(chǎn)成本,可以建立如下模型:工成本的主要方面。刀具加工成本受切削深度、進(jìn)MinG(s)=E[X(s)+H(s)+C(s)](4)給率、切削速度參數(shù)影響。當(dāng)?shù)毒遡被用于孔j加限

8、制條件:工時(shí),公式如下:NNepqtijX(s)=EEA2(5)Cij=Qi+C