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1、48DieandMouldTechnologyNo.12003文章编号:1001-4934(2003)01-0048-03基于Hopfield算法的孔群加工路径规划周鲲,邵华(上海交通大学机械与动力学院,上海200030)摘要:采用改进Hopfield方法结合孔群加工的最优化目标函数进行钻削加工中心路径的优化。在孔群加工,总加工成本由刀具成本,加工成本,非生产刀具行进时间,刀具换刀成本组成。因此,由于刀具行进路线需要规划,可以看出该优化类似于TSP问题。提供一个基于改进Hopfield方法的解决程序,进行路径优化。上述问题的决策可以根据提出算法的输出作出
2、。由计算试验得到结果显示,总加工成本可以在合理的搜索时间内大幅度减少。关键词:Hopfield算法;TSP;路径优化;刀具中图分类号:TG71文献标识码:AAbstract:AdoptinganimprovedHopfieldalgorithmandholesmachiningrouteoptimizationfunctions,thecenterroutewasoptimizedindrillingandcuttingprocess.Inholesmachining,thetotalmachiningcostsincludetoolcost,machi
3、ningcost,un-tooltravelingtimeandswitchingtoolcost.DuetotoolroutesimilariwthTSP,aimprovedHopfieldalgorithmwasputforwardtooptimizetoolroute.Theresultsob-tainedfromHopfieldcomputationalexperimentsshowthatthetotalmachiningcostcanbesignificantlyre-duced.Keywords:Hopfieldalgorithm;TSP;
4、routeoptimization;tool换刀安排;(3)刀具孔群归类;(4)切削速度的选0引言[2]择。所有这些才是总加工成本的主要因素。因此,本文优化目标是:最小化加工成本)))刀具行孔群加工是加工中心的一个典型机加工过进成本,刀具成本,刀具换刀成本。仿真过程:采程。例如,一个典型的注塑模可能有超过100个用该方法连续10次在单位方块内随机产生10个孔,而且直径,深度,误差,表面粗糙度要求都不不同的10孔分布,平均经87次迭代计算全部收同,因此需要大量的不同刀具和换刀操作。由于敛到有意义的路径,说明该方法通过验证,并且参是点对点的机加工特征,刀具行
5、进耗费了大量时[3]数受孔数目变化不大。间。相当多时间花在刀具的换位加工及换刀操作上。在Merchant的调查中显示,刀具和工件的运1理论分析动在加工过程中平均占用了70%的时间。此外,在加工一个孔位到最终尺寸,由于采用不同的刀[1]该问题是选择一套优化的速度,时间序列去具和不同的切削速度,直接影响了加工成本。保证最小总加工成本。成本主要包括:然而,目前的国内研究中,有两个主要问题仍(1)刀具行进成本:从先前位置移动到当前位然存在。首先,在钻孔操作中,成本优化主要在于置的成本。该成本是在两个位置之间的距离Pjk,对切削刀具自身参数的优化。其次,每个孔被单
6、通常因为能量消耗少,作为非切削运动成本比切独考虑,全局优化没有考虑。现实中,孔群加工问削过程低。题包括以下几个问题:(1)刀具行进路线;(2)刀具收稿日期:2002-08-27作者简介:周鲲(1976~),男,硕士研究生。模具技术2003.N0.149(2)换刀成本:该成本当不同的刀具用于下一个间,刀具换刀时间,选刀时间,加工速度标准共四加工时而产生。如果刀具i不再使用,那么必须执个问题。细节在下面给出。行换刀Ij去得到所需刀具。在CNC加工中,每个刀表1钻头寿命计算公式参数具根据类别安装在相应的刀库。换刀时,刀库必须Cvzvxvyvm旋转,使刀具转换设
7、备能到达所在位置。换刀时间钻孔4180140015012依赖于刀库中刀具的位置。如果ij位置远离当前刀扩钻1111014012015012具i,那么刀库必须旋转很长的距离换刀。这引起了扩孔1111014012015012很长的换刀时间tii,导致高换刀成本。铰孔1816013012015013(3)刀具加工成本:该成本由新刀具成本和刀具损坏后换刀的成本。加工成本和过加工成本是加最小化生产成本,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、进MinG(s)=E[X(s)+H(s)+C(s)](4)给率、切削速度参数影响。当刀具i被用于孔j加限
8、制条件:工时,公式如下:NNepqtijX(s)=EEA2(5)Cij=Qi+C
