[发明专利]一种多目标滚齿工艺参数优化与决策方法

说明书

本发明公开了一种多目标滚齿工艺参数优化与决策方法，本方法用于高速干切滚齿机床进行齿轮加工，基于待优化的四个工艺参数变量构建了滚齿能耗和加工成本两个函数模型，以最低滚齿能耗和最低加工成本作为优化目标，利用多目标蚁狮优化算法在全局寻优上的优势，实现工艺参数的迭代寻优，并利用优劣解距离算法对优化后的工艺参数解集进行性能排序和多属性决策，指导企业根据实际情况进行生产，达到优化工艺参数方案、降低滚齿能耗和减少加工成本的目的。

技术领域

本发明属于高速干切滚齿加工领域，尤其涉及一种多目标滚齿工艺参数优化与决策方法。

背景技术

随着能源消耗和环境保护问题的日益严峻，越来越多的企业开始关注能耗在加工过程中所发挥的重要作用。滚齿加工作为制造过程中重要的加工方式，研究其能耗对能源管理及机床能效提升意义重大。同时，加工成本作为生产企业不可避免的一项支出，以降低成本为导向的生产是企业关注的目标之一，优化加工成本能从经济效益的角度降低企业生产成本，提升企业效益。从以上两个加工目标出发，针对滚齿加工过程进行工艺参数优化与决策，需要提出一种方法，能够对滚齿加工的多个目标工艺参数进行优化，并按照实际需求的角度对解集进行属性分析和性能排序，能够用于企业的实际生产过程，以指导企业进行决策。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种多目标滚齿工艺参数优化与决策方法，其能够实现滚齿工艺参数的优化，并将优化后的解集进行性能排序，指导企业对工艺参数解集的多属性决策，达到参数优化速度快、参数决策效率高、加工参数方案直观明确的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种多目标滚齿工艺参数优化与决策方法，本方法用于高速干切滚齿机床进行齿轮加工，包括以下步骤：

步骤1、针对高速干切滚齿加工特性，以轴向进给速度F_a、主轴转速n₀、滚刀直径d₀及滚刀头数z₀作为待优化工艺参数变量，构建滚齿能耗E_total和加工成本C_total的函数模型，所述滚齿能耗E_total＝E_s+E_a+E_c，加工成本C_total＝C_gear+C_tool+C_labor+C_machine+C_energy，并以最小滚齿能耗和最小加工成本作为优化目标函数，即minf(F_a,n₀,d₀,z₀)＝(minE_total,minC_total)，同时设立相应的工艺参数变量约束条件，其中E_s表征待机能耗，E_a表征空切能耗，E_c表征加工能耗，C_gear表征齿轮毛坯成本，C_tool表征刀具磨损成本，C_labor表征人工成本，C_machine表征机床磨损成本，C_energy表征电力成本；

步骤2、采用多目标蚁狮优化算法对工艺参数变量进行迭代寻优，获得最优的工艺参数解集；

步骤3、通过优劣解距离法对步骤2中得到的工艺参数解集进行评价和排序，便于生产工艺人员决策。

作为优化，建立待机能耗模型，所述待机能耗其中P_s、t_s分别表示机床待机功率和待机时间；