復(fù)雜零件數(shù)控加工工藝優(yōu)化方法探析

楊斌鵬

【摘 要】目前，各種重復(fù)加工技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代數(shù)控加工制造中?，F(xiàn)有的方法主要集中在類(lèi)似的數(shù)控過(guò)程。然而，為了優(yōu)化可重復(fù)使用的數(shù)控加工過(guò)程產(chǎn)生的工藝方案，目前尚沒(méi)有有效的加工策略，特別是涉及具有相交特征的復(fù)雜零件時(shí)。據(jù)此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)谶@里提出了一種高效的復(fù)雜零件數(shù)控加工工藝優(yōu)化方法。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控加工;加工區(qū)域;優(yōu)化方法

1.機(jī)械產(chǎn)品數(shù)控加工研究現(xiàn)狀概述

隨著制造業(yè)向新一代發(fā)展智能制造，各國(guó)紛紛提出許多制造業(yè)促進(jìn)項(xiàng)目，例如德國(guó)工業(yè)4.0，中國(guó)制造業(yè)2025。在這種動(dòng)態(tài)和競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境，不斷升級(jí)行業(yè)對(duì)高品質(zhì)提出新的挑戰(zhàn)高效的制造。同時(shí)，數(shù)控加工作為生產(chǎn)復(fù)雜產(chǎn)品的主要手段是對(duì)高效和智能提出新要求數(shù)控加工工藝計(jì)劃技術(shù)水平特別是對(duì)于小批量產(chǎn)品，例如夾具電子產(chǎn)品和飛機(jī)的結(jié)構(gòu)。強(qiáng)大CAM系統(tǒng)最近已廣泛使用，但是流程分析和決策的各個(gè)方面繼續(xù)在很大程度上取決于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)師。結(jié)果發(fā)生了許多問(wèn)題，包括長(zhǎng)期準(zhǔn)備和效率低下的流程計(jì)劃。在制造飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件時(shí)，例如，過(guò)程分析和數(shù)控編程消耗整個(gè)過(guò)程所需時(shí)間的70%以上而實(shí)際加工消耗不到33%。該特征在制造階段也存在。因此，對(duì)于制造復(fù)雜零件，主要的時(shí)間損失是在過(guò)程中確定的規(guī)劃領(lǐng)域。面對(duì)種種數(shù)控加工問(wèn)題，文章提出了一種有效的方法來(lái)優(yōu)化具有復(fù)雜型腔的零件的數(shù)控加工工藝解決所討論問(wèn)題。

2.目前的復(fù)雜零件數(shù)控加工問(wèn)題概述

隨著數(shù)控過(guò)程的不斷積累，重用是基于相似結(jié)構(gòu)的有效利用方式可以在流程實(shí)例存儲(chǔ)庫(kù)中找到。即功能或多個(gè)三維CAD模型的子部分被檢索具有相似的幾何和制造語(yǔ)義查詢(xún)部分的內(nèi)容，然后是數(shù)控處理方案是通過(guò)重組和優(yōu)化數(shù)控流程創(chuàng)建的各種源結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分。自下而上但是，該方法存在許多問(wèn)題。當(dāng)前流程重用的性能很差。為了弄清數(shù)控工藝計(jì)劃中涉及的問(wèn)題;另一方面，目前大多數(shù)顯示最大相似性的特征或子部分使用搜索結(jié)果中的查詢(xún)部分之后在設(shè)計(jì)數(shù)控工藝方案時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷?。因此，無(wú)法有效利用實(shí)例相似度較低。實(shí)際上，自從過(guò)程發(fā)生在微觀層面，宏觀的影響因素，例如整體拓?fù)浜椭圃礻P(guān)系總體方案的特征之間往往是被忽略了，而對(duì)以下事實(shí)的關(guān)注卻很少與查詢(xún)項(xiàng)最相似的數(shù)控流程功能或子部分不一定是最合適的整個(gè)決策過(guò)程的角度;對(duì)于具有復(fù)雜功能的零件和子部件，可能會(huì)有多種切割工具組合用于每種加工功能，但它們只能從單個(gè)功能的角度選擇或子部分，再次沒(méi)有適當(dāng)考慮;結(jié)果，可能需要頻繁更換工具在加工過(guò)程中; 什么時(shí)候子部分中的特征融合在一起并進(jìn)行加工特征識(shí)別技術(shù)獲得的參數(shù)被用于數(shù)控加工解決方案，許多空氣切割可能會(huì)發(fā)生路徑。在這種情況下，加工特點(diǎn)直接獲得的只能在初始過(guò)程中使用方案，用于加工的幾何參數(shù)仍然需要諸如驅(qū)動(dòng)器幾何形狀和切削深度的區(qū)域在確定流程方案之前要進(jìn)行優(yōu)化。

3.所采用方法概述

按照目前的構(gòu)想，交互式數(shù)控編程開(kāi)始零件的宏處理方案，包括工作程序，工作步驟和津貼，其中通過(guò)過(guò)程分析制定。微觀過(guò)程然后考慮，包括加工方法，切削工具和加工策略，都與宏有關(guān)處理。結(jié)果反映了程序員的習(xí)慣和設(shè)計(jì)者的工藝意圖。因此，快速的數(shù)控編程三維CAD模型檢索驅(qū)動(dòng)的方法涉及識(shí)別內(nèi)部的可重復(fù)使用的宏觀和微觀過(guò)程流程實(shí)例存儲(chǔ)庫(kù)，然后合并適當(dāng)?shù)木哂羞m當(dāng)?shù)亩嘣次⒘鞒痰暮炅鞒?。如上一?jié)所述，進(jìn)一步適應(yīng)為了使工藝方案實(shí)用。在初始步驟中，使用三維CAD模型檢索技術(shù)用于獲取可重用的宏，并且多種來(lái)源的微觀過(guò)程以及初步然后通過(guò)以下方式生成數(shù)控處理方案結(jié)合起來(lái)。接下來(lái)，評(píng)估工藝方案兼容性，即確定是否工藝要求是否得到滿(mǎn)足以及是否他們支持各種適應(yīng)性變化可以確保其有效性和合理性方案。

4.整體優(yōu)化策略分析

4.1加工區(qū)域優(yōu)化策略設(shè)計(jì)

這些策略可以考慮切割工具和切割深度。裁剪的優(yōu)化策略根據(jù)加工設(shè)計(jì)刀具復(fù)雜的功能和特定的復(fù)雜性子部分。接下來(lái)決策規(guī)則對(duì)應(yīng)制定切割模式，以便切割加工區(qū)域的深度和驅(qū)動(dòng)幾何形狀為最佳。

4.2工作步驟外部?jī)?yōu)化

假設(shè)加工效率是優(yōu)化的目標(biāo)，通過(guò)采取以下措施優(yōu)化工作步驟的順序，蟻群優(yōu)化算法在全局搜索。同時(shí)，優(yōu)化策略上一步中確定的內(nèi)容已整合到處理。

4.3逐步內(nèi)部?jī)?yōu)化

假設(shè)最短路徑成為優(yōu)化的目標(biāo)上一步的結(jié)果是初始解決方案，通過(guò)利用以下優(yōu)勢(shì)確定刀具路徑本地搜索中的禁忌搜索算法用于切削刀具，加工區(qū)域和刀具路徑。切割順序和優(yōu)化的加工區(qū)域然后將其映射到CAM系統(tǒng)中，加工區(qū)域相應(yīng)地進(jìn)行一次操作，從而完成數(shù)控編程。

5.加工區(qū)域優(yōu)化策略

對(duì)于加工區(qū)域，相應(yīng)的加工操作設(shè)置包括切割工具，策略和驅(qū)動(dòng)幾何。在這些參數(shù)中，切削工具和切削深度是生成刀具路徑的關(guān)鍵參數(shù)并直接影響驅(qū)動(dòng)器幾何結(jié)構(gòu)。因此，我們提出了加工區(qū)域優(yōu)化策略分兩部分：刀具優(yōu)化策略和切削深度優(yōu)化策略。解決從多個(gè)中選擇相似過(guò)程的問(wèn)題零件以及相關(guān)參數(shù)的不一致在相同的過(guò)程中，有必要優(yōu)化切割用于加工復(fù)雜特征和子部分的工具滿(mǎn)足當(dāng)前的工藝情況。以下是詳細(xì)我們的切削刀具優(yōu)化策略的說(shuō)明;為了獲得最佳加工效果，通常需要采用復(fù)雜的功能分為不同的加工區(qū)域，具體取決于切削工具的功能和特征的幾何形狀。因此，每個(gè)加工區(qū)域可以采用不同的切削方式刀具，加工參數(shù)和通過(guò)策略。

6.結(jié)論

本文提出了一種有效的復(fù)雜零件數(shù)控加工優(yōu)化方法，通過(guò)優(yōu)化加工區(qū)域的切削深度充分利用工具的加工能力，例如主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度從變形視圖結(jié)合。當(dāng)前的優(yōu)化目標(biāo)主要是加工時(shí)間，能耗可以添加為另一個(gè)優(yōu)化形成多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)，以及從而獲得高效率，低能耗的數(shù)控工藝方案。

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