基于双向搜索技术的砂型加工路径优化.pdf

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1、２０１５年１０月机床与液压Ｏｃｔ?２０１５第４３卷第２０期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４３Ｎｏ?２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１５?２０?０１７基于双向搜索技术的砂型加工路径优化阎勤劳，杨志勇，朱涛，郑为民（广东白云学院机电工程学院，广东广州５１０６４０）摘要：为了提高铸造砂型数控加工效率，采用短线合并和调整控制模式对加工路径进行优化，并采用向后搜索和向前搜索相结合的方法进行微米级路径长度点的优化，建立了数控加工路径的优化模型，应用于大型复杂铸件砂型的加工，缩短了加工时间，提高了加工效率。关键词：砂型；双向搜索技术；数控加工；

2、代码简化中图分类号：ＴＨ１６文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１－（２０１５）２０－０４９－３ＴｈｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＰａｔｈＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＳａｎｄＭｏｌｄＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＢｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＳｅａｒｃｈＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＹＡＮＱｉｎｌａｏ，ＹＡＮＧＺｈｉｙｏｎｇ，ＺＨＵＴａｏ，ＺＨＥＮＧＷｅｉｍｉｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＢａｉｙｕｎＣｏｌｌｅｇｅ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ

3、ＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｃａｓｔｉｎｇｓａｎｄｍｏｌｄ，ｓｈｏｒｔ⁃ｔｅｒｍｍｅｒｇｅｒａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｐａｔｈ，ａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏｎｇｒａｄｅｐｏｉｎｔｐａｔｈｌｅｎｇｔｈｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｂａｃｋｗａｒｄｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄａｎｄｆｏｒｗａｒｄｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄ．ＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｐａｔｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｉｔｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｌａｒｇｅ⁃ｓｃａｌｅｃｏｍｐｌ

4、ｅｘｃａｓｔｉｎｇｓａｎｄｍｏｌｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｉｍｅｗａｓｓｈｏｒｔｅｎｅｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓａｎｄｍｏｌｄ；Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｅａｒｃｈｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇ；Ｃｏｄｅｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ为了提高内燃机关键零件的铸造精度，对于复杂弧的弧长。采用向后搜索和向前搜索相结合的方法进铸件，如内燃机汽缸体、汽缸盖的砂型制作采用数控行微米级路径长加工的方法。针对铸型加工切削力小以及切削速度高度点（路径距离Ｌ＜ε）的优化，优化逻辑如图１的特点，

5、需要提高铸型加工的速度，缩短铸型数控加所示。工的时间，提高加工效益。影响大型铸型数控加工速度的因素较多，如切削用量的选择、刀具和数控机床的选择，而铸型数字化加工路径的优化则是提高铸型加工速度最主要的方式之一。加工路径优化主要是在满足铸型加工精度的要求下，采用短线合并和控制模式的调整（如样条差值运动模式）对加工路径进行优化。在铸型三轴加工过程中，生成的路径由大量直线和圆弧组成。一个铸型生成的加工代码往往在十万行以上，其中含有大量１ｍｍ以内的短线代码，使机床频繁地加减速，严重降低了加工速度。应用优化掉微米级短线的方法，以提高加工速度。１加工路径长度的优化１?１优化原理在加工路径上，设当前某

6、点为Ｐ，后续各节点０依次为Ｐ，Ｐ，……，Ｐ。若邻两点间的路径若为１２Ｎ直线，则两点间路径长度即为两点之间的直线距离；图１向前搜索和向后搜索短线优化算法若相邻两点间的路径为圆弧，则两点间路径长度为圆收稿日期：２０１４－０８－１９作者简介：阎勤劳（１９５２—），男，教授，主要研究方向为机电一体化技术、现代汽车技术、机器人和智能交通。Ｅ－ｍａｉｌ：２４９５５５０３３＠ｑｑ?ｃｏｍ。·５０·机床与液压第４３卷１?２优化模型的建立过点Ｐ与Ｐ的圆弧半径为Ｒ＝ａ２＋ｂ２１２０将长度小于ε的线段与直线或圆弧进行合并，且设调整后的圆弧半径为Ｒ，则应该满足２Ｒ≥１１合并后的路径长度与原路径的长度误差要控制

7、在一定ＬＰＰ范围内，若误差大于设定范围，则短线不能合并，其０２又由于Ｌ≤Ｌ＋Ｌ≤ε＋２ＲＰＰＰＰＰＰ０关键问题是直线与圆弧的优化关系，下面加以说明。０２０１１２ε所以可以设调整后的圆弧半径Ｒ＝Ｒ＋设线段和圆弧的关系如图２所示。１０２根据点Ｐ与Ｐ的坐标以及调整后的圆弧半径０２Ｒ，就可以计算调整后的圆心Ｏ相对于点Ｐ的坐标１１０（ａ，ｂ）。１１当ｘ＝ｘ时：０１ì１１ï２２２ａ＝[４Ｒ－（ｙ－ｙ）]１１１２０ï２í（１）ï１ｂ＝（ｙ－ｙ）ï１１２０î２