[發(fā)明專利]基于低碳低成本約束的加工路線優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811067322.2
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109002006B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雷;鄭雨;趙希坤;鐘言久;蔣詩新;金志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 北京青松知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

本發(fā)明提供了一種基于低碳低成本約束的加工路線優(yōu)化方法，該方法基于總體碳排放和加工總成本構(gòu)建需要優(yōu)化的單目標函數(shù)，并構(gòu)建了特征—工序及特征—面孔屬性圍道布爾矩陣，最后通過遺傳算法求出單目標函數(shù)的最優(yōu)解，得到基于低碳低成本約束的加工路線，能夠減少制造成本和碳排放，環(huán)保性能強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于低碳低成本約束的加工路線優(yōu)化方法，屬于機械加工、機械制造優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著人們生活水平的提高，對使用的產(chǎn)品的要求也越來越高，導(dǎo)致產(chǎn)品的加工工藝越來越繁雜精細。目前的數(shù)控機床加工領(lǐng)域，采用自動化控制時，在設(shè)定刀具的加工路線(又稱“運動路徑”)和加工量之后，刀具按照既定的程序執(zhí)行零件的二次或多次加工過程，例如，對待加工產(chǎn)品進行裁切。該加工路線往往是根據(jù)待加工產(chǎn)品的參數(shù)來決定，例如，待加工產(chǎn)品的外輪廓。然而，這種加工方式并沒有考慮成本因素，按照這樣的加工路線進行加工，會導(dǎo)致加工費用增加，使得加工的產(chǎn)品成本提高，給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種基于低碳低成本約束的加工路線優(yōu)化方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明實施例提供一種基于低碳低成本約束的加工路線優(yōu)化方法，包括以下步驟：

S101、根據(jù)零件加工工藝路線中的具體制造特征，將所有制造特征進行集合定義，得到零件的制造特征集；

S102、確定所述制造特征集中的各制造特征相應(yīng)的加工方法，得到零件的加工工序集；

S103、確定在零件制造過程中，所述加工工序集中的每個加工工序的物料碳排放和能耗碳排放，所述物料碳排放等于該加工工序進行時由切屑處理引起的碳排放、切削液消耗引起的碳排放和刀具損耗引起的碳排放之和，所述能耗碳排放等于電能碳排放因子與機械加工的總能耗的積；

S104、基于確定的物料碳排放與能耗碳排放確定總體碳排放；

S105、根據(jù)機床機械加工過程中刀具的一般軌跡路線，確定各加工工序的機加工時間，包括切削時間、換刀時間和空行程時間；

S106、基于確定的機加工時間確定機床加工費，并估算刀具損耗費，從而確定加工總成本，所述加工總成本等于機床加工費與刀具損耗費之和；

S107、根據(jù)多色集合原理分別構(gòu)建特征—工序及特征—面孔屬性圍道布爾矩陣，并對加工工序進行優(yōu)化，包括基因編碼和構(gòu)建單目標函數(shù)，所述單目標函數(shù)基于所述總體碳排放和總成本構(gòu)建，為表征對應(yīng)的加工工藝路線序列為最優(yōu)的加工序列的函數(shù)；

S108、基于構(gòu)建的圍道布爾矩陣，利用遺傳算法，確定所述單目標函數(shù)的最優(yōu)解。

可選地，其中，切屑處理引起的碳排放其中ρ_i、V_i、μ、EF_i^chip分別表示第i個加工工序中切屑的密度，單位為kg/m³、切屑的體積，單位為m³、切屑的回收率和切屑回收過程的碳排放因子，單位為kgco₂e/kg；

切削液消耗引起的碳排放其中q、t_i、EF_io^il分別表示第i個加工工序中切削液的密度，單位為g/mm³、流量，單位為mm³/s、加工時間，單位為s和切削液的碳排放因子，單位為kgco₂e/kg；

刀具損耗引起的碳排放其中t_mi為加工工序i的加工時間，T_i^t為加工工序i所用刀具的壽命，為對應(yīng)的刀具質(zhì)量，EF_i^t為刀具的碳排放因子。