基于模块间约束的机床布局优化方法.pdf

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1、DesignandResearch设计与研究基于模块间约束的机床布局优化方法李爱平何琪刘雪梅(同济大学机械与能源工程学院，上海201804)摘要：机床的占地面积是生产线布局的一个重要约束，为获得占地面积最小的机床布局方案，提出了基于模块间约束的机床布局优化方法。首先将待优化机床三维模型主要模块映射为二维矩形布局图元，并在此基础上构建了机床二维布局数学模型，然后根据不干涉算法设计了相邻算法，用来更精确地表达机床模块间的不干涉和相邻位置约束，最后应用改进的遗传算法通过Matlab计算得到机床布局优化后的方案。通过案例研究，得到较好的机床布局优化结果，验证了该优化方法的有效性。关键词

2、：机床布局矩形图元相邻算法遗传算法中图分类号：TH122文献标识码：AAlayoutoptimizationmethodofmachinetoolwithconstraintbetweenmodulesLIAiping，HEQi，LIUXuemei(CollegeofMechanicalandEnergyEngineering，Ton~iUniversity，Shanghai201804，CHN)Abstract：Thelandoccupationofmachinetoolisoneimportantconstraintofproductionlinelayout．Inorde

3、rtoob—taintheleastlayoutareaofmachinetool，alayoutoptimizationmethodofmachinetoolwithconstraintbetweenmodulesisproposed．Firstly，establishtwo-dimensionalrectangularlayoutunitaccordingtothemainmodulesofmachinetoolandbuildthetwo—dimensionallayoutmodelofthemachinetoo1．Then，designneighboringalgori

4、thmonthebaseofnon——interferencealgorithmtoexpressthenon--interferenceconstraintandneighboringconstraintmoreaccurately．Atlast，animprovedgeneticalgorithmsisusedtooptimizethelayoutofthemachinetoolbyMaflabcalculation．Adetailedcaseispresentedinthispa-per，andtheresultshowsthatthemethodiseffective．

5、Keywords：MachineToolLayout；RectangleGraphUnit；NeighboringAlgorithm；GeneticAlgorithm机床布局是生产线布局设计中急需解决的问题。局中的图元作了精确的数学表示，并构建了数学模型，性能最优与空间最小是机械系统布局的两个主要目给出了一些理论上的算法，并将改进的遗传算法应用标。在以满足性能要求为目的的机械系统布局方面，到卫星舱的布局问题中。徐义春在研究了矩形布国外Moon⋯和Kota等人提出了分解运动变换矩阵局优化问题时设计了一种构造式算法——定位法，即以实现机械结构自动重组。国内的张广鹏以同样将一个矩形围

6、绕另一个已经确定位置的矩形作为参照的思路研究机床布局，根据刀具位姿矩阵导出了运动进行部署，结合遗传算法寻优，得到了较好的计算结级联矩阵，进而生成运动功能方案，最终实现机床的结果。Jacquenot等在2009年的ASME设计工程国际构形态方案。韩泽光研究了机械产品的运动方案会议上提出了多目标自由布局问题的方法，对机械产设计与结构方案设计，对这两个设计进行了精确的数品的二维和三维布局都有一定的借鉴意义。学描述与表达，为机床的结构与布局方案设计提供了国内外研究学者在考虑性能或空间两者之一单个一种理论设计方法。王德伦提出运动构型、尺度与因素的机床布局研究都已经较为成熟，但是对于如何结

7、构方案相融合的机械产品创新设计状态空间方法体在机床空间优化布局的同时保证机床的性能这一问题系，并将其应用到机床的方案设计中。在以空间最小还有待研究。本文在对机床的布局优化中充分考虑了为目的进行的机械系统布局方面，冯恩民等对布性能与空间两方面的因素。在保证机床加工性能与操国家高档数控机床与基础制造装备科技重大专项(项目编号：2011ZX04015—022)；上海市基础性研究重点项目(11JC1413200)；中央高校基本科研业务费专项资金9·设计与研究gnandRe,search作性能的基础上