[發明專利]一種多目標滾齒工藝參數優化與決策方法

有效

• 申請號: 202110127401.3
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112925278B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 倪恒欣;閻春平;倪申福;吳延雪;周超
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

1.一種多目標滾齒工藝參數優化與決策方法，本方法用于高速干切滾齒機床進行齒輪加工，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、針對高速干切滾齒加工特性，以軸向進給速度F_a、主軸轉速n₀、滾刀直徑d₀及滾刀頭數z₀作為待優化工藝參數變量，構建滾齒能耗E_total和加工成本C_total的函數模型，所述滾齒能耗E_total＝E_s+E_a+E_c，加工成本C_total＝C_gear+C_tool+C_labor+C_machine+C_energy，并以最小滾齒能耗和最小加工成本作為優化目標函數，即minf(F_a,n₀,d₀,z₀)＝(minE_total,minC_total)，同時設立相應的工藝參數變量約束條件，其中E_s表征待機能耗，E_a表征空切能耗，E_c表征加工能耗，C_gear表征齒輪毛坯成本，C_tool表征刀具磨損成本，C_labor表征人工成本，C_machine表征機床磨損成本，C_energy表征電力成本；

步驟2、采用多目標蟻獅優化算法對工藝參數變量進行迭代尋優，獲得最優的工藝參數解集；

步驟3、通過優劣解距離法對步驟2中得到的工藝參數解集進行評價和排序，便于生產工藝人員決策。

2.根據權利要求1所述的一種多目標滾齒工藝參數優化與決策方法，其特征在于：建立待機能耗模型，所述待機能耗其中P_s、t_s分別表示機床待機功率和待機時間；

建立空切能耗模型，所述空切能耗t_a表示空載時間，P_a為空載功率，由公式P_a＝P_s+P_sc+P_n得到，其中P_sc表示輔助部件的功率損耗，P_n表示無負載功率，由公式P_n＝κ₁n₀+κ₂n₀²計算得到，其中κ_i是與n₀相關的功率系數，空載時間t_a由公式計算得到，L_a、L_r分別表示軸向空切長度和徑向空切長度，F_a和F_r是對應的軸向進給速度和徑向進給速度，j表示走刀次數；

建立切削能耗模型，所述切削能耗P_c表示切削功率，由公式P_c＝P_s+P_sc+P_n+P_r+P_ap計算得到，其中工件移除功率P_r由以下公式：軸向進給量，a_p表示切削深度，z₂表示齒數，額外損耗功率P_ap＝ε₁P_r+ε₂P_r²計算得到，ε_i是與工件移除功率P_r相關的附加功率系數，切削時間t_c由以下公式：

計算所得，其中B表示齒寬，E與A分別表示滾刀接近行程和超越行程，U表示安全允量。