《打孔機(jī)生產(chǎn)效能的提高》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《打孔機(jī)生產(chǎn)效能的提高（24頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、打 孔 機(jī) 生 產(chǎn) 效 能 的 提 高指 導(dǎo) 教 師 ： 梁 放 馳 組 員 ： 唐 仁 杰 王 旭 陽(yáng) 胡 京 林空 軍 工 程 大 學(xué) 模 型 假 設(shè)1234 將 鉆 頭 和 孔 都 看 作 是 質(zhì) 點(diǎn)假 設(shè) 鉆 頭 可 沿 任 意 方 向 直 線 運(yùn) 動(dòng)假 設(shè) 打 孔 時(shí) 間 極 短 ， 可 以 忽 略 不 計(jì)假 設(shè) 兩 個(gè) 鉆 頭 任 何 時(shí) 刻 的 距 離 都 不 能 小 于合 作 間 距 1.1 時(shí) 間 最 短 模 型根 據(jù) 問 題 一 的 要 求 ， 設(shè) 計(jì) 單 鉆 頭 打 孔 的 最 優(yōu) 方 案 。 據(jù) 了 解 ，已 知 打 孔 機(jī) 的 生 產(chǎn) 效 能 主 要 取 決 于 以

2、下 幾 個(gè) 方 面 ： 單 個(gè) 過 孔 的 鉆 孔 作 業(yè) 時(shí) 間 ， 這 是 由 生 產(chǎn) 工 藝 決 定 的 。 打 孔 機(jī) 在 加 工 作 業(yè) 時(shí) ， 鉆 頭 的 行 進(jìn) 時(shí) 間 ； 針 對(duì) 不 同 孔 型 加 工 作 業(yè) 時(shí) ， 刀 具 的 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 。在 時(shí) 間 最 短 模 型 中 ， 不 論 采 取 何 種 優(yōu) 化 方 案 ， 用 在 鉆 孔 上 面的 時(shí) 間 是 相 同 的 ， 因 此 對(duì) 鉆 頭 行 進(jìn) 時(shí) 間 和 刀 具 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 進(jìn) 行 分析 ， 可 以 得 出 刀 頭 的 行 進(jìn) 路 線 決 定 了 鉆 頭 行 進(jìn) 時(shí) 間 和 刀 具 轉(zhuǎn) 換時(shí) 間 。 1.1

3、時(shí) 間 最 短 模 型基 于 以 上 分 析 ， 時(shí) 間 最 短 模 型 采 用 逐 步 判 斷 的 方 法 ，即 每 打 完 一 個(gè) 孔 ， 判 斷 是 選 擇 加 工 相 同 孔 型 的 孔 ， 還 是轉(zhuǎn) 換 刀 具 加 工 其 他 孔 型 的 孔 。 加 工 相 同 孔 型 的 孔 ， 只 存 在 刀 頭 行 進(jìn) 時(shí) 間 ； 加 工 不 同 孔 型 的 孔 ， 存 在 刀 頭 行 進(jìn) 時(shí) 間 和 換 刀 時(shí) 間 。以 時(shí) 間 最 短 為 原 則 ， 逐 個(gè) 孔 進(jìn) 行 判 斷 ， 直 到 完 成 所有 的 工 作 。 1.2 時(shí) 間 成 本 綜 合 模 型 * *(1 )TP C 在 時(shí)

4、 間 最 短 模 型 的 基 礎(chǔ) 上 ， 提 高 印 刷 電 路 板 的 打 孔 作業(yè) 效 能 的 同 時(shí) ， 分 析 考 慮 作 業(yè) 路 線 的 成 本 ， 方 法 就 是 綜 合時(shí) 間 和 費(fèi) 用 兩 個(gè) 因 素 作 為 打 孔 路 徑 的 判 斷 條 件 ， 對(duì) 時(shí) 間 最短 模 型 進(jìn) 行 如 下 改 進(jìn) 。將 每 一 種 打 孔 方 案 的 時(shí) 間 和 費(fèi) 用 進(jìn) 行 去 單 位 化 處 理 得到 和 ， 同 時(shí) 引 入 權(quán) 重 系 數(shù) ， 對(duì) 去 單 位 后 的 時(shí) 間 和費(fèi) 用 加 權(quán) 求 和 ， 得 到 綜 合 的 判 斷 指 標(biāo) 為 ：*T *C P 1.3 最 短 邊 搜

5、索 結(jié) 果在 之 前 分 析 的 基礎(chǔ) 上 ， 采 用 最 短 邊 搜索 的 方 法 , 在 邊 中 搜索 最 短 的 一 條 邊 ， 加入 最 短 路 徑 ， 直 到 所有 的 孔 都 被 加 入 最 短路 中 。最 短 邊 的 搜 索 次數(shù) 定 為 900次 ， 得 到如 下 圖 所 示 的 路 線 圖 ： -100 -50 0 50 100 150-50 0 50 100 150 200 250 1.3 最 短 邊 搜 索 結(jié) 果 -100 -50 0 50 100 150-50 0 50 100 150 200 250分 析 搜 索 最 短 邊 得 到 的 結(jié)果 ， 可 得 如 下 結(jié)

6、 論 ： 選 用 a刀 從 A型 孔 開 始 打 ，紅 點(diǎn) 代 表 A型 孔 ， 黑 點(diǎn) 代 表其 它 孔 。 紅 點(diǎn) 集 中 在 路 線 的前 半 段 ， 就 是 說 每 次 搜 索 后還 是 選 擇 A孔 。 直 到 A孔 打 完后 才 換 下 一 種 刀 。 1.3 最 短 邊 搜 索 結(jié) 果 每 一 步 都 是 搜 索 最 短 邊 ，考 慮 到 局 部 最 優(yōu) 解 的 組 合 并不 一 定 是 全 局 最 優(yōu) 解 。 因 此上 述 方 案 中 仍 存 在 一 定 的 缺陷 。 -100 -50 0 50 100 150-50 0 50 100 150 200 250 1.4 最 優(yōu) 換

7、 刀 模 型鑒 于 刀 具 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 遠(yuǎn) 大 于 刀 頭 行 進(jìn) 時(shí) 間 ， 相 同 孔 型的 孔 應(yīng) 該 是 連 續(xù) 加 工 的 。 所 以 將 最 優(yōu) 設(shè) 計(jì) 拆 分 為 兩 個(gè)步 驟 ： 確 定 最 優(yōu) 的 換 刀 順 序 ， 滿 足 所 有 孔 加 工 要 求 的 同 時(shí) ，使 刀 具 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 最 短 。 針 對(duì) 每 一 種 刀 型 ， 確 定 最 優(yōu) 的 打 孔 路 線 ， 使 刀 頭 行進(jìn) 時(shí) 間 最 短 。 1.4 最 優(yōu) 換 刀 模 型優(yōu) 化 模 型 可 表 示 為 ： 1.4 最 優(yōu) 換 刀 模 型通 過 枚 舉 搜 索 的 方 法 ， 計(jì) 算 得 到 最 優(yōu)

8、的 換 刀 方 式 為 ：這 種 方 式 既 能 保 證 所 有 的 孔 都 全 部 打 完 又 能 使 換 刀花 費(fèi) 的 時(shí) 間 最 少 。 換 刀 所 花 總 時(shí) 間 為 ：換 刀 所 用 總 費(fèi) 用 為 ：d e gc f h a b c 2 (1 1 2 1 2 1 1 1) 18 180T s s 1 7180 =2160C 元 1.5 路 線 的 求 解針 對(duì) 單 一 孔 型 的 作 業(yè) ， 將問 題 轉(zhuǎn) 換 為 旅 行 商 問 題 ， 讓鉆 頭 經(jīng) 過 所 有 的 孔 ， 對(duì) 總 路程 進(jìn) 行 優(yōu) 化 。對(duì) 于 TSP問 題 的 求 解 ， 若數(shù) 據(jù) 量 少 ， 可 以 采 用

9、枚 舉 法進(jìn) 行 求 解 ； 若 數(shù) 據(jù) 量 很 大 ，則 采 用 枚 舉 法 會(huì) 產(chǎn) 生 “ 組 合爆 炸 ” ， 因 此 選 擇 模 擬 退 火算 法 進(jìn) 行 求 解 。 h刀 的 走 刀 路線 如 右 圖 所 示 。 距 離 所 需 時(shí) 間 所 需 費(fèi) 用771.4mm 4.286s 46.28元 1.6 路 線 局 部 優(yōu) 化 優(yōu) 化 前 走 刀 距 離 優(yōu) 化 后 走 刀 距 離 效 率 提 高 幅 度56.19cm 53.66cm 4.5% 問 題 一 結(jié) 果刀 具 走 刀 距 離（ mm） 時(shí) 間 (s) 費(fèi) 用(元 ) 走 刀 總 時(shí) 間（ s） 走 刀 總 費(fèi) 用(元 )c

10、969.9 5.389 58.19 83.141 901.06d 1425.8 7.921 85.54e 1461.5 8.119 87.69g 817.30 4.541 49.04f 1720.3 9.557 103.22h 771.4 4.286 46.28a 2911.5 16.175 174.69b 2723.2 15.129 163.39c 2216.7 12.315 133.00 1 2 180 83.14 263.14T T T s s 秒1 2+ =21+901.06=922.06C C C 元 2.1 雙 鉆 頭 分 時(shí) 工 作 模 型在 問 題 一 的 基 礎(chǔ) 上 進(jìn) 一

11、步 分 析 ， 使 用 雙 鉆 頭 作 業(yè) 的 時(shí) 候 ，由 于 換 刀 時(shí) 間 要 比 走 刀 時(shí) 間 大 得 多 ， 因 此 首 先 解 決 換 刀 的問 題 ， 再 解 決 走 刀 路 徑 的 問 題 。通 過 枚 舉 搜 索 的 方 法 ， 計(jì) 算 得 到 最 優(yōu) 的 換 刀 方 式 為 ： 2.1 雙 鉆 頭 分 時(shí) 工 作 模 型從 表 中 可 以 看 出 ， 時(shí) 間 最 長(zhǎng) 的 為 16.175s， 還 小 于 換 一次 刀 所 需 的 18s。 因 此 考 慮 ， 為 了 最 大 程 度 上 減 小 兩 個(gè) 鉆頭 碰 撞 的 概 率 ， 最 為 直 接 的 做 法 是 ： 讓

12、兩 個(gè) 鉆 頭 分 時(shí) 工 作 。具 體 的 做 法 是 ： 一 個(gè) 鉆 頭 在 進(jìn) 行 打 孔 作 業(yè) 的 時(shí) 候 ， 另 一 個(gè)鉆 頭 必 須 在 電 路 板 外 進(jìn) 行 換 刀 或 是 等 待 。 2.1 雙 鉆 頭 分 時(shí) 工 作 模 型 2.2 分 時(shí) 工 作 模 型 的 優(yōu) 化嚴(yán) 格 的 分 時(shí) 工 作 雖 然 徹 底 避 免 了 碰 撞 的 可 能 性 ， 但 是也 會(huì) 使 得 因 為 等 待 而 造 成 總 的 作 業(yè) 時(shí) 間 的 增 長(zhǎng) ， 為 了 最 大限 度 提 高 工 作 效 能 ， 使 兩 個(gè) 鉆 頭 “ 默 契 ” 配 合 ， 需 要 對(duì) 分時(shí) 工 作 模 型 進(jìn)

13、一 步 優(yōu) 化 。甲 鉆 頭 一 直 在 進(jìn) 行 作 業(yè) ， 并 沒 有 發(fā) 生 等 待 的 情 況 ， 因此 時(shí) 間 不 可 能 進(jìn) 一 步 減 少 。 因 此 只 能 對(duì) 最 后 一 步 進(jìn) 行 優(yōu) 化 ，讓 甲 鉆 頭 的 刀 與 乙 鉆 頭 的 刀 同 時(shí) 進(jìn) 行 打 孔 。f c 2.2 分 時(shí) 工 作 模 型 的 優(yōu) 化處 理 碰 撞 的 問 題 ， 首 先 將 鉆 頭 的 位 置 表 示 為 時(shí) 間 函 數(shù) 。甲 鉆 頭 經(jīng) 過 的 孔 坐 標(biāo) 分 別 為 ：則 第 n段 路 線 的 函 數(shù) 方 程 為 ：將 速 度 分 解 之 后 ， 最 終 得 到 甲 鉆 頭 的 位 置 函

14、 數(shù) 為 ：1 1 2 2 n( , ) ( , ) , nx y x y x y、 .（ ）11n nn n n n n ny yy k x x y k x x 2.2 分 時(shí) 工 作 模 型 的 優(yōu) 化得 到 甲 乙 鉆 頭 位 置 函 數(shù) 后 ， 就 可 以 計(jì) 算 出 任 意 時(shí) 刻兩 個(gè) 鉆 頭 之 間 的 距 離 。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100 50 100 150 200 250 300 時(shí)間/秒 合作 間距 /毫米第 一 段 紅 線 的 起 始 時(shí) 間 為 1.156s， 結(jié) 束 時(shí) 間 為 1.326s，第 二 段 起 始 時(shí) 間 為 6.094s， 結(jié)

15、束 時(shí) 間 為 6.234s， 為 避 免 碰 撞多 用 的 時(shí) 間 為 0.31s。 優(yōu) 化 后 總 用 時(shí) 128.305s， 和 單 鉆 頭 作業(yè) 相 比 節(jié) 省 134.835s， 效 率 提 高 51.24%。 2.3 雙 鉆 頭 合 作 間 距 對(duì) 生 產(chǎn) 效 能 產(chǎn) 生 的 影 響隨 著 合 作 間 距 的 增 加 ， 沖 突 時(shí) 間 和 作 業(yè) 完 成 時(shí) 間 隨之 增 加 。 2.3 雙 鉆 頭 合 作 間 距 對(duì) 生 產(chǎn) 效 能 產(chǎn) 生 的 影 響 0 50 100 150 200 250 30047 48 49 50 51 52 53 合作間距/毫米 效能 提高 /% 合

16、 作 間 距 對(duì) 生產(chǎn) 效 能 提 高 的影 響 趨 勢(shì) 模 型 評(píng) 價(jià)模 型 的 優(yōu) 點(diǎn) ：分 析 全 面 ， 假 設(shè) 合 理 ， 采 用 先 排 刀 序 再 打 孔 的 模 型 ， 有 效解 決 了 孔 對(duì) 刀 序 的 要 求 。運(yùn) 用 模 擬 退 火 算 法 求 取 函 數(shù) 的 近 似 最 優(yōu) 解 ， 在 局 部 用 搜 索最 短 路 方 法 進(jìn) 行 優(yōu) 化 ， 確 保 了 結(jié) 果 的 合 理 性 。在 雙 鉆 頭 模 型 中 ， 可 以 較 精 確 計(jì) 算 出 任 意 時(shí) 刻 兩 鉆 頭 的 距離 ， 對(duì) 研 究 碰 撞 問 題 以 及 合 作 間 距 的 影 響 帶 來 了 方 便 。模 型 的 缺 點(diǎn) ：因 為 模 擬 退 火 算 法 本 身 的 特 性 ， 每 次 運(yùn) 行 程 序 的 結(jié) 果 可 能會(huì) 不 同 ， 雖 然 進(jìn) 行 優(yōu) 化 但 與 真 實(shí) 結(jié) 果 還 會(huì) 存 在 一 定 誤 差 。為 了 便 于 優(yōu) 化 換 刀 方 式 和 行 刀 路 線 ， 模 型 沒 有 考 慮 打 每 個(gè)孔 所 用 的 時(shí) 間 ， 而 這 個(gè) 時(shí) 間 對(duì) 于 印 刷 電 路 板 的 加 工 也 是 十 分重 要 的 。 謝 謝 ！