1、PDF外文：http:/ 出处： International Journal of Production Research,Vol. 43, No. 11, 1 June 2005, 2195 2216 中文 2835 字 冲压 激光 组合 机床 的蚁群优化 冲压激光组合冲床 能同时进行冲压和激光切割操作 ， 这种机床 在市场 已经 流通了 约二十年 。 基于文献 ， 在组合机床上已经呈现了 计划程序 工具 的最 优 化， 但却 未 深入 研究 。这项 研究 的问题 在于 如何 结合冲压机和激光机 的 结构知识 ， 通过定量分析， 设计出一种适用于每个特征 ，又 能达到
2、最高生产效率的最佳操作顺序的 数值优化方法。 蚁群优化算法 (ACO) 通过对控制参数敏感性蚁群的分析，选择 最佳工具用于搜索路径 ， 结合自动化，产生 G 代码， 该方法可以大大提高组合机床 的 运行效率。 关键词 ： 组合机床，结合冲床及激光机器，优化，蚁群 1 引言 冲压 -激光组合机床 发明于 1980 年 ，在发展过程中， 克服了振动干扰问题， 并 通过了多项专利 ，最后发展成熟 。联合冲压与激光切割机器 经过 结构方面的 不断 变化 ， 最后演变成一个机床。当前应用 的冲压机床 、 激光分割机床，都允许单独的冲压机床和激光系统间相互结合，一
3、个标准的冲压机床可以很容易地安装一个激光系统，使之成为一 个组合机床 。 冲 压 -激光组合机床的优势是多方面的。这种冲压机床增加了一种功能 ， 就 是 可以供大量 常规或不规则形状的零件 一起 加工 。 这些都 表明机床 重大 的 进步 ， 能够高效快速、高精度 的冲压、切割操作。 所有的功能标识和表面 控制全由中央系统自动控制，而且其中工件的移动 依靠简单的机械操作 完成 ， 消除 了 工件操作变换。 在过去 20年中，这种组合机床开始在工业中生产。生产这种组合机床的公司有 ： 明尼苏达的 Dalsin Industries Inc.、北卡罗莱纳州的 LVD Cor
4、poration、康涅狄格的 GE Capital Manufacturing、 美国 TRUMPF集团 ， 图 1向我们展示 的 机床就 是 美国 阿曼德 公司 生产的组合 机床。 由冲压 -激光组合机床的能力 可知 ，机床的设计过程 非常 复杂。 由于 一直没有找到直接设计这种组合机床的参考资料， 没有 研究出 任何有关这种组合机床最佳化的程序 ，因此 不能适应工业大生产的要求。 1996 Endo et al 研究发现了 一种 用 两个规划的弹性制造单元 （ 冲压 ， 激光 ） 模拟优化工作车间的方法。 同时，计划程序作为一个 历史悠久的专题 具 有 许多丰硕 的 成果。
5、 图 1 阿曼德冲床和激光机组合机床 这项工作集中研究提高联合冲床 -激光机的效率 ， 机械自动化进程的编程加工， 组合机床的设计优化上。 2 冲床 -激光 组合 机 床 的设计问题 对于实现组合机床的设计计划进程，每一批工件都必须作出两个重要的决定，即 ： 哪一种特征需要用冲压或切割？ 确保整体运行效率最高的最优 序列是什么？ 以 图 2 所示工件为例。 10001120 毫米 板材 ， 加工 两类零部件 。第一个零部件为 方形圆角 、一个中央孔和 四个小孔。第二个零部件
6、是一个半圆和一个矩形组合， 带有小孔。针对此工件 组合机床共有四种不同的运作特征，即 23 个 50 的小孔，四个 180 的大孔 。 第一个零部件有四个轮廓特征 ，第二个零部件有 7 个轮廓特征。对于自动规划编程，哪一种特征应选择冲压，哪一种特征应选择切割？什么是最佳操作顺序 ？实现最高效率的最优化操作顺序 是什么？ 这项 研究 将 开发 一种启发式的定量方法来解决第一个问题，然后用蚁群算法对第二 个问题进行回答。然后 ， 这种方法在如图 2 所示 更加复杂的板材工件中进行 模拟 。 最后，综合 讨论已 有的方法 和 计算机辅助编程 (CAN) 生成 G 代码。 在
7、讨论拟议 方法前， 首先应假设一个适当 限制的研究范围： 操作程序的优化可以提高冲压 -激光切割组合机床的机械效率 ， 进而可提高生产能力， 降低机器成本 和 劳 工成本。 图 2 冲床 -激光 组合 机 床 上加工的一批工件 根据现有的情况 ， 大部分组合机床只有一个冲压头 ， 也只有一个激光切割机 。 这项研究将集中于 成倍延长组合 机床使用时间的方法。 假如冲 压 -激光组合机床可以配合数控机床使用 ， 那么优化操作次序可以输出生成 G代码。 3 拟议战略 在 当今 的板材制造业 中，所有用板材 加工的 工件 都要先在电脑中编写 程序 。这一过程称为电脑辅助排版 (CAN)。对于电脑辅助排版，输入数据通常是标准 DXF 文件格式。电脑辅助排版对几何信息的辨别和存储是分类排的。 它 所做的总体方案，通常是最优的，使 在板材上 的 工 件 布局 达到预定的 成果 ， 通常材料利用率较 高 。 某些 数控装置 甚至能够自动生成 G 代 码的 ， 如冲床、刀具等。在这一 工序 ，执行 (包括冲压、切割 ) 确定 G 代码 输出。 相对于传统 机床 的 这 一操作 ， 组合冲压 -激光机床 各种特征都有规定好的操作。
