佳工机电网 在线工博会 我的佳工网 手机版 English
关键字  
  选择展区 >>
您的位置: 首页 > CAD/CAM/PDM/PLM展区 > CAD/CAM软件展厅 > 产品库 > 技术论文 > 正文 产品库 会展 人才 帮助 | 注册 登录  
CAD/CAM软件
 按行业筛选
 按产品筛选
查看本类全部文章
e展厅 产品库 最新动态 技术文章 企业目录 资料下载 视频/样本 反馈/论坛
  技术应用 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评 投稿 发表科技文章 
CAM系统中孔加工路径的优化处理
作者:梁吉元 郁鼎文 张玉峰 解开颜 王先逵
欢迎访问e展厅
展厅
1
CAD/CAM软件展厅
CAD软件, CAD/CAM, CAM, 钣金CAD/CAM, CAI, ...
摘要:概要介绍了所实施CIMS环境中的CAM系统,提出了在该系统中对数控代码进行优化处理的必要性。为满足这一要求,利用图论中经典的"旅行商问题"数学模型,对墙板类零件典型的大量孔加工进行了优化处理。实现了加工多个特征时所规划的走刀路径最短,缩短了走刀时间,提高了加工效率。

关键词:CIMS;CAD/CAPP/CAM;点位最优化;旅行商问题

CAD/CAPP/CAM系统在CIMS中占有极其重要的地位。在某企业CIMS一期工程中,实现了基于产品数据管理(Product Data Management,PDM)的初步集成。该工程采用的CAD/CAM商用软件为I-DEAS,CAM系统以I-DEAS GM模块为平台,一方面接受CAPP生成的工艺结果,另一方面接受CAD的几何实体信息,生成各种加工信息,自动规划刀位轨迹,经过后置处理模块,生成适用于不同数控系统的NC代码。

尽管创成式CAPP规划了工序内容,但没有约束一道工序内的加工顺序。如果工序内含有多个加工特征,如加工多个孔,则其加工顺序由CAD系统的造型次序决定,因为CAM加工特征的实体号由CAD传递过来的。设计人员在造型过程中不考虑加工顺序,这就意味着CAM规划的加工顺序是随机的,由此会增加走刀路径,增加能耗和降低加工效率,特别是加工特征数量很大时,这种问题暴露得更加明显。本文采用数学上的"便宜"算法,在生成数控代码的过程中,进行了特征加工的点位最优化,很好地解决了该问题。

1 数学描述

特征加工点位优化的数学模型是图论中的旅行商问题。这一问题的原形,即有一个旅行售货商要从他所在的村子出发,到周围的几个村子售货,每个村子去一次,最后回到出发点,求他的一条最短路径。如果抽象成数学语言,可以说成: 给定一个正权完全图,求其最短的哈密尔顿道路。如图1所示,这是由结点V1至V6组成的正权完全图G,结点间的细线称作边,设线的长度为边权;则粗线是旅行商问题的解。

对这类问题的精确求解法是分支与定界法,它是在搜索过程中不断地构造分支与确定界值;一旦确定了界值,则对大于等于界值的分支不再搜索,最后得到的界值就是问题的最优解。此方法比枚举法优越得多,但是在最坏情况下,其计算复杂度仍为(n!)次(枚举法的平均计算复杂度为(1/2(n-1)!))。因此,在实际问题中,需要采用近似算法求得问题的近似最优解,以避免巨大的计算量。"便宜"算法是其中较好的一种近似算法。

为了采用该算法,我们假定:①G是由n个结点组成的无向正权图,即G的任意两结点间有边,且边无向;②G的任意三结点符合三角不等式关系:两边之和大于第三边。

如果设G的边权代表结点间的距离,用结点vk的下标K(K为结点序号)建立两个序列S和T,则算法描述如下:
(1)置 S={2,3,¨¨,n},T={1};
(2)对S中的各结点,求distmin=min(dist(j,k)),(j∈S,k∈T)
(其中假定dist(i,j)为求结点i和j间距离的函数)
(3)设distmin=dist(m,n), (m∈S,n∈T)
若dist(m,n-1)-dist(n,n-1)≤dist(m,n+1)-dist(n,n-1),则m插入到T的n-1、n之间,否则,m插入到T的n、n+1之间。
在S中将m的位置置为零;
若S=Ф,结束;否则转第(2)步。
T是一个不断扩充的初级道路,最初只有一个结点。结点m插入的原则是寻找插入后对总路程贡献小的位置。如果旅行商问题的最优解为Q,"便宜"算法的解是T,则可以证明T/Q<2。这一结果的近似程度并非理想,但在实际中它的解与最优解十分接近,计算复杂度小,因而我们采用此种算法。

2 程序算法

程序逻辑如图2和图3所示。

先从后置处理模块产生的初始数控代码文件中读出各特征位置,即加工中各个特征的坐标值,按"便宜"算法求得最短路径后,遵从模态原则回写到原文件中。

3 实际验证

上述算法通过编码实现,应用在企业CIMS的 CAM分系统中,取得了很好的效果。图4是一个墙板类零件的孔加工示意图。

在加工多个孔特征时,例如,钻12个孔,走刀路径由CAD特征造型次序决定,其值并非最优,如图5所示。经过本文提出的算法优化后,刀位路径结果如图6所示,图中虚线为刀具路径。

4 结语

作者将经典的旅行商问题数学模型成功地应用于CAM分系统的后置处理模块中,解决了生产实际问题。经过实际验证,尤其是在打中心孔时,由于一把刀具要完成80余个孔的加工,经过该方法优化的刀具路径和原始的未经处理的路径相比,大大缩短了加工时间。因此,本文的算法符合实际情况,解决了多孔加工时刀具路径冗长、加工效率较低的问题。

参考文献:
[1] 戴一奇,胡冠章. 图论与代数结构[M]. 北京:清华大学出版社,1995.
[2] 舒贤林,徐志才. 图论基础及其应用[M]. 北京:北京邮电学院出版社,1988.
[3] 王树禾. 图论及其算法[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,1990.
[4] 刘家壮,徐 源. 网络最优化[M]. 北京:高等教育出版社,1990.(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (11/30/2004)
查看更多CAD/CAM软件相关文章: more
·迪卡侬利用欧特克衍生式设计重新构想 更轻、更强、更可持续的自行车 Autodesk (11/18/2020)
·NUM助力台湾机床公司,实现机器人专用渐开线齿轮和摆线齿轮的自动化生产 (5/18/2019)
·hyperMILL革命性五轴加工策略 让复杂工件加工时间的节省高达90% OPEN MIND (12/6/2018)
·ESPRIT助力上海泷泽在机床行业寒冬期逆势增长300% DP Technology (8/13/2018)
·小型数控铣床刀具路径(刀路)参数曲面粗精选择 newmaker (3/26/2018)
·线切割加工中电极丝的选用 (12/9/2007)
·应用AutoCAD几何计算器实现快速定位 西南石油学院 郑悦明 (2/11/2006)
·AutoCAD中导入超文本实现方法 newmaker (11/22/2005)
·在AutoCAD中实现尺寸公差自动标注 newmaker (9/13/2005)
·虚拟样机技术在工程车辆中的应用初探 合肥工业大学 胡晓海 单承赣 (12/5/2004)
查看相关文章目录:
·CAD/CAM/PDM/PLM展区 > CAD/CAM软件展厅 > CAD/CAM软件文章
文章点评 查看全部点评 投稿 进入贴吧


对 CAD/CAM软件 有何见解?请到 CAD/CAM软件论坛 畅所欲言吧!


网站简介 | 企业会员服务 | 广告服务 | 服务条款 | English | Showsbee | 会员登录  
© 1999-2024 newmaker.com. 佳工机电网·嘉工科技