打孔机生产效能的提高

《打孔机生产效能的提高》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、打孔机生产效能的提高指导教师：梁放驰组员：唐仁杰王旭阳胡京林空军工程大学模型假设4将钻头和孔都看作是质点假设钻头可沿任意方向直线运动假设打孔时间极短，可以忽略不计假设两个钻头任何时刻的距离都不能小于合作间距1.1时间最短模型根据问题一的要求，设计单钻头打孔的最优方案。据了解，已知打孔机的生产效能主要取决于以下几个方面：单个过孔的钻孔作业时间，这是由生产工艺决定的。打孔机在加工作业时，钻头的行进时间；针对不同孔型加工作业时，刀具的转换时间。在时间最短模型中，不论采取何种优化方案，用在钻孔上面的时间是相同的，因此对钻头行进时间和刀具转换时间进行分析，可以得出刀头的

2、行进路线决定了钻头行进时间和刀具转换时间。1.1时间最短模型基于以上分析，时间最短模型采用逐步判断的方法，即每打完一个孔，判断是选择加工相同孔型的孔，还是转换刀具加工其他孔型的孔。加工相同孔型的孔，只存在刀头行进时间；加工不同孔型的孔，存在刀头行进时间和换刀时间。以时间最短为原则，逐个孔进行判断，直到完成所有的工作。1.2时间成本综合模型在时间最短模型的基础上，提高印刷电路板的打孔作业效能的同时，分析考虑作业路线的成本，方法就是综合时间和费用两个因素作为打孔路径的判断条件，对时间最短模型进行如下改进。将每一种打孔方案的时间和费用进行去单位化处理得到和，同时引入

3、权重系数，对去单位后的时间和费用加权求和，得到综合的判断指标为：1.3最短边搜索结果在之前分析的基础上，采用最短边搜索的方法,在边中搜索最短的一条边，加入最短路径，直到所有的孔都被加入最短路中。最短边的搜索次数定为900次，得到如下图所示的路线图：1.3最短边搜索结果分析搜索最短边得到的结果，可得如下结论：选用a刀从A型孔开始打，红点代表A型孔，黑点代表其它孔。红点集中在路线的前半段，就是说每次搜索后还是选择A孔。直到A孔打完后才换下一种刀。1.3最短边搜索结果每一步都是搜索最短边，考虑到局部最优解的组合并不一定是全局最优解。因此上述方案中仍存在一定的缺陷。1

4、.4最优换刀模型鉴于刀具转换时间远大于刀头行进时间，相同孔型的孔应该是连续加工的。所以将最优设计拆分为两个步骤：确定最优的换刀顺序，满足所有孔加工要求的同时，使刀具转换时间最短。针对每一种刀型，确定最优的打孔路线，使刀头行进时间最短。1.4最优换刀模型优化模型可表示为：1.4最优换刀模型通过枚举搜索的方法，计算得到最优的换刀方式为：这种方式既能保证所有的孔都全部打完又能使换刀花费的时间最少。换刀所花总时间为：换刀所用总费用为：1.5路线的求解针对单一孔型的作业，将问题转换为旅行商问题，让钻头经过所有的孔，对总路程进行优化。对于TSP问题的求解，若数据量少，可以

5、采用枚举法进行求解；若数据量很大，则采用枚举法会产生“组合爆炸”，因此选择模拟退火算法进行求解。h刀的走刀路线如右图所示。距离所需时间所需费用771.4mm4.286s46.28元1.6路线局部优化优化前走刀距离优化后走刀距离效率提高幅度56.19cm53.66cm4.5%问题一结果刀具走刀距离（mm）时间(s)费用(元)走刀总时间（s）走刀总费用(元)c969.95.38958.1983.141901.06d1425.87.92185.54e1461.58.11987.69g817.304.54149.04f1720.39.557103.22h771.44.

6、28646.28a2911.516.175174.69b2723.215.129163.39c2216.712.315133.002.1双钻头分时工作模型在问题一的基础上进一步分析，使用双钻头作业的时候，由于换刀时间要比走刀时间大得多，因此首先解决换刀的问题，再解决走刀路径的问题。通过枚举搜索的方法，计算得到最优的换刀方式为：2.1双钻头分时工作模型从表中可以看出，时间最长的为16.175s，还小于换一次刀所需的18s。因此考虑，为了最大程度上减小两个钻头碰撞的概率，最为直接的做法是：让两个钻头分时工作。具体的做法是：一个钻头在进行打孔作业的时候，另一个钻头必

7、须在电路板外进行换刀或是等待。2.1双钻头分时工作模型2.2分时工作模型的优化严格的分时工作虽然彻底避免了碰撞的可能性，但是也会使得因为等待而造成总的作业时间的增长，为了最大限度提高工作效能，使两个钻头“默契”配合，需要对分时工作模型进一步优化。甲钻头一直在进行作业，并没有发生等待的情况，因此时间不可能进一步减少。因此只能对最后一步进行优化，让甲钻头的刀与乙钻头的刀同时进行打孔。2.2分时工作模型的优化处理碰撞的问题，首先将钻头的位置表示为时间函数。甲钻头经过的孔坐标分别为：则第n段路线的函数方程为：将速度分解之后，最终得到甲钻头的位置函数为：2.2分时工作模

8、型的优化得到甲乙钻头位置函数后，就可以