遗传算法的改进及其在工艺方案优化中的应用

发布时间：2020-07-17 11:19

【摘要】： 工艺优化是合理安排产品制造工艺、节约制造资源、保证产品质量、提高生产效率、降低制造成本的重要手段。加工路线优化是工艺优化中的关键技术也是难点之一。 本文在对国内外CAPP系统以及工艺方案优化问题研究现状分析综合的基础上,按照分层规划的思路进行加工路线优化:首先将各加工特征的加工方法链组合成整个零件的加工方案,然后按照辅助加工成本最小的优化目标和工艺约束规则进行加工路线排序,得到零件的主干加工工艺路线后,插入辅助工序从而形成完整的工艺加工路线。 在分析了简单遗传算法的特点和不足的基础上,应用“父代参与竞争的联赛选择”机制并融入模拟退火的交叉变异操作,通过典型测试函数检验了改进的效果。 以加工精度最高、加工方法种类最少和加工方法链最短为优化目标建立了加工方法组合的数学模型;讨论了工艺约束的内容和邻接矩阵的处理方法,在对箱体类零件典型加工路线分析的基础上,根据加工特征的类型和性质确定各加工元的优先权,并以机床、夹具、刀具变换等辅助成本最小为优化目标建立加工路线优化的数学模型;分析了孔群加工路径规划的特点,按照刀具进行时间最短为优化目标建立其数学模型。 分别设计了以上模型对应的编码方式和遗传操作,运用改进的遗传算法求出模型的优化结果,并以实例进行了验证。 设计与实现了加工路线优化的功能模块,对工艺优化原型系统的结构和界面做了简要介绍。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH162
【图文】：

图 3.6 箱体零件简图数链进行编码，将各个特征的加工方案与典型箱体加工顺序及优先权系数为粗铣(7)一半精铣(6)一精铣(5)一粗镗3)一攻丝(2)一精镗、精铰(1)，基因码与工步信息如下表所表 3.4 基因码与工步信息1 2 3 4 5 F1 F1 F1 H1-2.1 H1-2.1 粗铣 半精铣 精铣 钻孔 粗铰 7 6 5 4 3 X101 X101 X101 Z103 Z103 T01 T01 T02 T11 T12 7 8 9 10 11 TH6.1 TH6.1 F2 F2 F2 钻孔 攻丝 粗铣 半精铣 精铣 4 2 7 6 5

图 3.8 注射模上模图3.8 为注射模上模的简图，上面 26 个孔位置的 x，y 坐标分别为：[ ]i= x= [50 50 690 690 100 100 640 640 30 30 710 710 160 580 160 16 300 440 510 440 300 250 490] ， i = 1,2,...,26；[ ]i y= [50 450 450 50 120 380 380 120 150 350 350 150 70 430 15 250 130 130 250 370 370 180 320 ] ， i = 1,2,...,26；参数设置：群体大小为 50，交叉概率为 0.8，变异概率为 0.1，进化代用父代参与竞争的联赛选择遗传算法，对 26 个孔进行迭代优化，最终大的个体，对应的孔加工路径为：1>5>13>15>19>24>23>26>22>17>144>8>18>21>20>25>16>6>2>10>9> 1 为对刀点开始，依次加工完 26 个孔后回到起始对刀点，得到的最短2813.4mm（如图 3.9 所示），这个路径比文献 35 中比例选择的遗传

图 3.9 孔群加工路径图小结按照先将特征的加工方法链组合成整个零件的加工方案，再按一定艺约束规则进行特征加工方法的排序，生成零件的加工路线这一思化问题进行了讨论。分别建立了特征加工方法组合、加工路线排序径优化的模型，结合具体的模型设计了适用的编码方式和遗传操作传算法对三个模型分别加以求解，并分别以实例进行了验证。

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本文编号：2759364