[发明专利]一种面向低碳制造的加工中心刀具决策方法

摘要

本发明涉及一种面向低碳制造的加工中心刀具决策方法，以单台加工中心制造系统为应用对象。具体步骤为：1.确定每一刀具个体剩余寿命；2.确定每一工件各工步可用刀具类型及对应切削参数；3.逐次计算每一工步可用刀具类型的加工时间、加工功率与刀具损耗率，得到工步‑刀具类型匹配表；4.运用考虑刀具寿命约束的多目标遗传算法求解，计算在不同刀具使用方案及工件加工顺序下的生产成本及碳排放，获得最优染色体；5.依据最优染色体信息得出各工步的加工刀具、各加工区间的装载刀具集，付诸生产。依据本发明的方法可对生产现场刀具的选择及装载顺序进行快速决策，生成成本与碳排放协同优化的加工方案，指导刀具准备与实际生产。

主权项

一种面向低碳制造的加工中心刀具决策方法，其特征在于，该方法适用情境为单台加工中心制造系统，该单台加工中心制造系统中包括n个分配到加工中心上的工件和m种可用刀具类型，每个工件由多个工步组成，每种刀具类型有多把刀具个体且不同个体剩余可用寿命不同，用ui表示第i个工件包含的工步数，cd表示第d种刀具类型包含的刀具个体数，该方法包括如下步骤：步骤1：确定每一可用刀具个体的剩余寿命；步骤2：确定每个工件各工步的可用刀具类型及使用不同刀具类型加工对应的切削参数：vcij(d)‑‑‑工件i的工步j使用刀具类型d的切削速度；fij(d)‑‑‑工件i的工步j使用刀具类型d的进给速度；apij(d)‑‑‑工件i的工步j使用刀具类型d的背吃刀量；步骤3：对每一工步，依据其可用刀具类型对应的切削参数依次计算每一刀具类型的加工能力，得到工步‑刀具类型匹配表，刀具类型加工能力计算包括以下几项：tij(d)‑‑‑工件i的工步j使用刀具类型d的加工过程时间；Pij(d)‑‑‑工件i的工步j使用刀具类型d的机床加工功率；rij(d)‑‑‑工件i的工步j使用刀具类型d的刀具的损耗率；步骤4：以工步‑刀具类型匹配表为输入，使用多目标遗传算法解算，综合考虑生产成本与碳排放得到最优染色体；步骤5：依据最优染色体信息得出工件加工序列及各工步加工刀具决策方案，将分配到单台加工中心上的任务划分为多个加工区间，由此得到各个区间的加工任务及需要装载的刀具集，据此安排准备活动并付诸生产。