一种面向多局部结构数控工艺重用的工艺方案优化方法

种混合遗传粒子群算法的优化方法。但是 ， 这些方 法对 局部 结构 的数 控 工 艺 多备 选 研 究 较 少 ， 且 尚未 与已有局部结构数控工艺重用技术进行有效集成 ，
导致 生成 的零 件数 控工 艺方 案可 能不完 全适 用 于动
态 变化 的生产 环境 ， 柔性 较 差 Ｊ 。
第３ ４卷第 ６期
一
种 面 向 多局 部 结构 数 控 工艺 重 用 的 工 艺 方 案 优 化 方 法
徐 昌鸿 ，张树 生 ， 王洪 申 ，李秀玲 ， 黄 波
， １ ． 西北工业 大学 现代设 计与集成制造技术教育部重点实验室 ， 陕西 西 安 ＼ ２ ． 兰州理工大学 机电工 程学院 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０
基金项 目： 国家 自然科学基金 （ ５ １ ３ ７ ５ ３ ９ ７ ） 资助
作者简 介： 徐昌鸿（ １ ９ ９ Ｏ 一） ， 西北工业大学博 士研究生 ， 主要从事 Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｍ、 三维 Ｃ Ａ Ｐ Ｐ 、 快速数控编程 的研究 。
第６ 期
徐 昌鸿 ， 等： 一种面 向多局部结构数控工艺重用的工艺方案优化方法
摘 要 ： 为 了实现 已有数控 工艺重用方 法在零件 工 艺规 划 中的有效应 用 ， 提 出了一种 面 向多局 部 结构 数控 工艺重 用的工艺方案优化 方法 。首先 ， 构 建工 艺优化 目标 函数 的数 学模 型 ； 然后依 据检 索到 的 多 个相似 局部结构 可重用数控 工艺 ， 提 出一种 面向局 部结构 的备 选数控 工艺方 案集 生成方 法 ； 依据工艺 可重用度 ， 采 用轮 盘赌算法 为待设 计局部 结构选择 一 个数控 工 艺方案 ， 构 建待设 计零件 的ｈ ＿ ｒ － ． 操作 顺 序 图（ Ｏ Ｐ Ｇ） ； 最后 ， 提 出一种基 于 Ｏ Ｐ Ｇ的蚁群 算 法 ， 得到 最优 数控 工 艺方案 。实验 结果证 明 ， 该 方法 能有效 生成零件 的最优数控 工艺方案 ， 提 高 了数控 工艺的编制效率 。
第二 阶段 采用模 拟 退 火 算 法搜 索最 优 解 和 近 优解 。 Ｙ ｕ等 综 合考 虑工 艺规划 和 生产 调度优 化 ， 提 出一
建立基于特征的数控工艺参数化驱动模 型， 检验工 艺实例库中相似局部结构数控工艺的相容性 ， 引人 “ 可 重用度 ” 表 征 可 重 用 工艺 对 于 当前 待 设 计 局 部
结构 的可 重用性 量 化 指 标 ， 并 提 出数 控 工 艺 的 继 承 机制 ， 有效 实 现 了 局 部 结 构 层 次 的 数 控 工 艺 重 用 。
但是 ， 对于待设计零件来说 ， 工艺实例库中可能存在 散布于多个零件三维模型实例上与待制零件各局部
结构 几何 和制 造语 义均相 似 的局部 结构 。如何 依 据
展， 企业 已经 积 累 了大 量丰 富 的零 件数 控工 艺 资源 。
了许多基于启发式算法的工艺规划方法。Ｌ ｉ ｕ 等 Ｊ
将 孔加 工过 程 映射 为一 张动 态 有 向图 ， 以最 小 化辅 助加 工时 间为 目标 ， 包括 空行程 时 间和换 刀 时 间 ， 采 用蚁群 算法 通过 在 动 态有 向 图 中查 找 最短 路径 ， 获
待设计零件各局部结构的多个相似局部结构及其可 重用 数控 工艺 生成 零 件 整 体最 优 数 控 工 艺方 案 ， 这
个关 键 问题 尚未解 决 ， 这 就 导 致 了企 业 中大 量 工 艺
为 了解 决 上 述 问题 ， 实 现 已有数 控 工 艺 重用 方 法 在零件 工 艺规划 领域 的有 效应 用 ， 本文以 ２ ． ５ Ｄ铣 削零件 为研 究对象 ， 提 出 了一 种 面 向数 控 工 艺重 用 的工艺优 化方 法 。
关 键 词： 数控 工艺重 用 ； 相似 局部 结 构 ； 优化； ｈ＿ Ｔ － 操 作顺 序 图
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １
文献 标 志码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ０ － ２ ７ ５ ８ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６ ． １ ０ ０ ４ － ０ ７
随着计 算机 辅助工艺 规划 （ Ｃ Ａ Ｐ Ｐ ） 的不 断发
为使用刀具 ｋ 的成本指数。
１ 基 本 概念
定义 １ 加 工操 作 （ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， 叩） ： 加 工 操 作 是
３ ）机床更改成本 （ ＭＣ Ｃ ） 。当加工操作 ｏ ｐ 、 ｏ ５ １ 使用不同加工机床时 ， 产生的机床更改成本 ＭＣ Ｃ
可 以表 示为 ＭＣ Ｃ ＝ ｌ （ ｏ ｐ ｉ ． ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ —ｉ ｄ ， ｏ ５． １ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ —ｉ ｄ ）
为 了提 高数 控编 程 效 率 ， 一 种有 效 的数控工艺＿ １ ］ 。因此 ， Ｈ ｕ ａ ｎ ｇ 等∞ 提
出 了一种柔 性 的局 部 结 构数 控 工 艺 重 用方 法 ， 通过
得满足 目标 的最优加工操 作序列。Ｌ ｉ 等 提 出一 种｝ 昆 合遗传模拟退火算法 ， 将 优化过程分为 ２个阶 段。第一阶段采用遗传算法生成若干初始较优解 ，
设计资源的冗余和浪费 。 Ｃ Ａ Ｐ Ｐ作 为 沟 通 上 游 设 计 （ Ｃ Ａ Ｄ） 与 下 游 制 造 （ Ｃ Ａ Ｍ ） 的重要桥梁 ， 决定了如何利用现有加工 资源 生 产 出符 合 要求 的产 品 。近 二 十 年来 ， 学术 界 提 出
收稿 日期 ： ２ ０ １ ６ ． ０ ４ ． １ ２
２ ０ １ ６年 １ ２ 月
西 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｐｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｄｅ ｃ ． ２ ０１ ６ Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ． ６