基于改进遗传算法的工件加工工序优化.pdf

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1、2010年第1期·工艺与装备·文章编号：1001—2265(2010)ol一0081—03基于改进遗传算法的工件加工工序优化魏文杲(大连职业技术学院机械工程技术系，辽宁大连116037)摘要：对于复杂零件的加工，其工步顺序直接影响加工质量和生产效率。论文就工步排序原则和典型的工艺路线，以辅助加工时间最短为优化目标，建立了加工中心中零件加工工步排序数需模型。采用遗传算法对工步顺序进行优化，并在隔代映射遗传算法基础上引入自适应策略，使IP—GA中的交叉、变异概率根据适应度大小自动调节，提高了收敛速度及解

2、的质量。实际应用表明，该方法可有效提高工艺规划系统中工步的优化排序能力。关键词：复杂零件；工步顺序；工艺路线；遗传算法中图分类号：TG65；TP391·文献标识码：ATheStudyofImprovedOptimizationforStepsSequenceBasedonGAWEIWen—gao(ManufacturingTechnologydepartmentofDalianVocationalTechnicalCollege，DalianLiaoning116037，China)Abstract

3、：Therearemanystepsformachiningcomplexpartsonamachiningcenter，andtheoperatingse-quencedirectlyaffectsmachiningqualityandmachiningeficiency．Theanalysisofstepsequencingrulesandtypicalprocesseshadbeenstudiedinthispaper，takingminimizationofmachineidletimesa

4、sobjectiveflmc-tion，anoptimizationmodelforsequencingmachiningstepSonthemachiningcenterhadbeenestablished．Ge-neticalgorithmsareintroducedintooptimizationofsequencingmachiningsteps，theself-adaptingplothadbeendrawintomappedGA．SOtheprobabilityofcrossandvar

5、iationcanautomaticaajustbyfitdegree．theconvergencespeedandthequalityofresulthadbeenincreased．Theresultshowsthatthismethodcanimproveoperationoptimizationsequencingcapabilityofprocessplanningsystem．Keywords：complexparts；stepsequence；operatingprocess；gene

6、ticalgorithms工作台转位时间和刀具快速移动时间三部分组成，通O引言过定义工步约束关系确保工步之间的正确顺序。数控加工中心主要用于箱体、壳体、模具等较复杂1工步时间序列优化数学模型的零件加工。零件在数控加工中心加工时，在一次装夹情况下要完成多道工步，即通常所说的“工序集中”。工步排序的数学模型文献[6]已有详细描述，这里每次装夹下加工的工步数视零件的大小和复杂程度而只作概略介绍。定，一般有十几至几十个工步。工步排序规模随工步设0={O，O：，⋯，O}是某工件在数控加工中心数的增多呈现指数级

7、增长，在数学上属于N—P问题，单某次安装下的n(n>1)个加工工步的集合，由于工步靠经验难以得到最优的排序方案。文献[1]使用模拟集合O有n个元素，理论上存在n!个工步顺序。但在实退火法，文献[2]采用遗传算法和模拟退火法相结合的际加工中，由于受到特征之间的约束以及加工工艺的方法，虽然解决了数控加工中心的工步排序问题，但其约束，某些工步之间必定存在着优先关系，所以实际工仅以换刀时间、工作台的转位时间最短为优化目标没步顺序的排列数目要小于n!。工步顺序可以表示为：有考虑刀具快速移动到加工区域所需的时间

8、。=(o。，o，⋯，o)。顺序表示从工步o开始，以o结本文提出了改进遗传算法并引入加工工步的优化束的一种加工工步序列。排序，在隔代映射遗传算法基础上引入自适应策略，使优化目标是在满足工艺规则的前提下，辅助加工时IP—GA中的交叉、变异概率根据适应度大小自动调节，间最短。相应的辅助加工时间包括：换刀时间、工作台的提高了收敛速度及解的质量。目标函数由换刀时间、转位时间和刀具在3个坐标轴方向快速移动到加工区域收稿日期：2009—07—13作者简介：魏文杲(1953一)，男，