[發(fā)明專利]一種多目標(biāo)滾齒工藝參數(shù)優(yōu)化與決策方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110127401.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN112925278B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 倪恒欣;閻春平;倪申福;吳延雪;周超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發(fā)明公開了一種多目標(biāo)滾齒工藝參數(shù)優(yōu)化與決策方法，本方法用于高速干切滾齒機(jī)床進(jìn)行齒輪加工，基于待優(yōu)化的四個(gè)工藝參數(shù)變量構(gòu)建了滾齒能耗和加工成本兩個(gè)函數(shù)模型，以最低滾齒能耗和最低加工成本作為優(yōu)化目標(biāo)，利用多目標(biāo)蟻獅優(yōu)化算法在全局尋優(yōu)上的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的迭代尋優(yōu)，并利用優(yōu)劣解距離算法對(duì)優(yōu)化后的工藝參數(shù)解集進(jìn)行性能排序和多屬性決策，指導(dǎo)企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行生產(chǎn)，達(dá)到優(yōu)化工藝參數(shù)方案、降低滾齒能耗和減少加工成本的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高速干切滾齒加工領(lǐng)域，尤其涉及一種多目標(biāo)滾齒工藝參數(shù)優(yōu)化與決策方法。

背景技術(shù)

隨著能源消耗和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，越來(lái)越多的企業(yè)開始關(guān)注能耗在加工過(guò)程中所發(fā)揮的重要作用。滾齒加工作為制造過(guò)程中重要的加工方式，研究其能耗對(duì)能源管理及機(jī)床能效提升意義重大。同時(shí)，加工成本作為生產(chǎn)企業(yè)不可避免的一項(xiàng)支出，以降低成本為導(dǎo)向的生產(chǎn)是企業(yè)關(guān)注的目標(biāo)之一，優(yōu)化加工成本能從經(jīng)濟(jì)效益的角度降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提升企業(yè)效益。從以上兩個(gè)加工目標(biāo)出發(fā)，針對(duì)滾齒加工過(guò)程進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化與決策，需要提出一種方法，能夠?qū)L齒加工的多個(gè)目標(biāo)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并按照實(shí)際需求的角度對(duì)解集進(jìn)行屬性分析和性能排序，能夠用于企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，以指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行決策。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何提供一種多目標(biāo)滾齒工藝參數(shù)優(yōu)化與決策方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)滾齒工藝參數(shù)的優(yōu)化，并將優(yōu)化后的解集進(jìn)行性能排序，指導(dǎo)企業(yè)對(duì)工藝參數(shù)解集的多屬性決策，達(dá)到參數(shù)優(yōu)化速度快、參數(shù)決策效率高、加工參數(shù)方案直觀明確的目的。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種多目標(biāo)滾齒工藝參數(shù)優(yōu)化與決策方法，本方法用于高速干切滾齒機(jī)床進(jìn)行齒輪加工，包括以下步驟：

步驟1、針對(duì)高速干切滾齒加工特性，以軸向進(jìn)給速度F_a、主軸轉(zhuǎn)速n₀、滾刀直徑d₀及滾刀頭數(shù)z₀作為待優(yōu)化工藝參數(shù)變量，構(gòu)建滾齒能耗E_total和加工成本C_total的函數(shù)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(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，即minf(F_a,n₀,d₀,z₀)＝(minE_total,minC_total)，同時(shí)設(shè)立相應(yīng)的工藝參數(shù)變量約束條件，其中E_s表征待機(jī)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(jī)床磨損成本，C_energy表征電力成本；

步驟2、采用多目標(biāo)蟻獅優(yōu)化算法對(duì)工藝參數(shù)變量進(jìn)行迭代尋優(yōu)，獲得最優(yōu)的工藝參數(shù)解集；

步驟3、通過(guò)優(yōu)劣解距離法對(duì)步驟2中得到的工藝參數(shù)解集進(jìn)行評(píng)價(jià)和排序，便于生產(chǎn)工藝人員決策。

作為優(yōu)化，建立待機(jī)能耗模型，所述待機(jī)能耗其中P_s、t_s分別表示機(jī)床待機(jī)功率和待機(jī)時(shí)間；