面向绿色制造的机床夹具优化选择研究.pdf

2 0 1 3年 1 2月 赵建平 ， 等面向绿色制造 的机床夹具优化选择研究 - 1 2 7 决策 ， 找出最优的夹具方案。本文从加工 时间 ， 质量 Q ， 成本 C ， 资源 消耗 ， 环境影响 E 五 个方面综合分析 了夹具对机械加工过程 的影响 ， 并 建立机床夹具的优化模型 ， 采用层次分析法与灰色 关联分析法相结合的方法对该多 目标优化模型进行 了求解 ， 并应用于实例。 1 模型建立 1 ． 1 决策模型 面向绿色制造 的机床夹具选择不能是只考虑经 济 目标 ， 需要综合 考虑环境影响和资源消耗这两个 社会效益 因素 ， 使得经济效益 、 环境效益和社会效益 协 调发 展 。 1 ． 1 ． 1 时间目标 由于机床夹具的选择前提是建立在相 同型号机 床上的， 这里的时间 不再包含切削加工时间 ， 而是 指夹具在机床上安装时间 和工件的装夹时间 。 即时间 目标表示为 mi n T mi n T T l ， 1 ． 1 ． 2 质量 目标 Q 质量 目标包括的范围很广， 这里仅考虑 由夹具定 位精度以及夹具 的刚度强度引起的工件 的尺寸精度 Q 、 表面粗糙度 Q 、 位置精度 Q 等。 即质量 目标表示 为 m a x Q m a x Q Q 1 ， Q 2 ， Q 3 1 ． 1 ． 3 成本 目标 c 成本 目标包括的范 围也较广， 其中与本 问题直接 相关 的有夹具成本 C ， 劳动力 成 本 C 。 即成 本 目标 表 示 为 mi n C m i n C C I ， C 2 1 ． 1 ． 4 资源消耗 目标 除了能源消耗 R 外 ， 由于大多数夹具还需要液压 油等传动介质 的消耗。 即资源消耗 目标表示为 mi n R m i n R R 1 ， R 2 1 ． 1 ． 5 环境 目标 E 机床夹具的正常工作所产生的传动介质污染 E 和噪声污染 E 。 即环境 目标 为 m i n E mi n E E l ， E 2 故面向绿色制造的机床夹具层次模型如图 1所 示 绿色度最高夹具 时间T 成本c 夹具方案1 I ⋯⋯⋯⋯ 夹具方案n 图 1 面向绿色制造的机床夹具选择优化模型 1 ． 2选择 模 型描述 面向绿色制造的夹具选择希望装夹时间越少越 好 ， 加工质量越高越好 ， 成本越低越好， 资源消耗越少 越好 ， 环境影 响越少越好 。 在 机床夹具选择 的实际 问题 中， 工艺人员通常根据待加工工件的加工特征、 加工精 度以及批量等先确定出一组可行的备选夹具方案， 然 后再根据加工目标将该组可选夹具方案进行优劣排序 并从 中选 出最优 的夹具方 案 。 假设有 Ⅳ种可供选择 的夹具方案 ， 则夹具设备集 可表示 为 F ， F ⋯F 引入 01 矢 量 S s ， s ， ⋯s 表示夹具方案选择情况 ， 其中 f 1 机床夹具 被选择 ‘ 【 0 机床夹具 F 不被选择 因此对于 面向绿 色制造 的夹具选 择问题模 型 S [ s 1 ， s 2 ， ⋯s ] 1 求在满足约束条件 s s 一1 0 g S ≤ 0 ， M1 ， 2 ， ⋯ ， h 5 0 ， 1 ， 2 ， ⋯ ， P夹具 1夹具 3 。 因此， 夹具 4为最优方案 ， 选择模型的最优解为 S 0 ， 0 ， 0 ， 1 。 4 结束语 机床夹具是机械制造 中一项非常重要的工艺装 备 ， 其绿色化程度有着重要的影响， 因此面向绿色制造 的机床夹具优化选择研究意义重大。文章综合考虑时 间、 质量、 成本 、 资源、 环境五大 目标建立面向绿色制造 的机床夹具优化模型， 将层次分析法与灰色关联分析法 相结合对模型进行求解。最后， 通过实例表明， 该选择 优化模型能较好地反映优选对象在各个指标下的综合 情况 ， 同时， 强调了环境影响和资源效率要求， 使得经济 效益和社会效益得到协调优化。 [ 参考文献] [ I ]刘飞， 曹华军， 等．绿色制造的理论与技术[ M] ．北京 科 学 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ]谭显春 ， 刘飞， 曹华军， 等．面向绿色制造的刀具选择决 策模型及其应用 [ J ] ．重庆大学学报 自然科学版 ， 2 0 0 3 ， 2 6 3 1 1 71 2 1 ． [ 3 ]闫莉 ， 陈青．绿色切削加工 中刀具选择的灰关联决策 [ J ] ．工具技术， 2 0 1 0 ， 4 4 5 2 3 2 4 ． [ 4 ]张群， 汪永超 ， 等．基于 L C A切削液的综合选择方法研究 [ J ] ．机械设计与制造， 2 0 1 1 1 0 6 66 8 ． [ 5 ]何彦 ， 刘 飞 ， 曹华 军 ， 等 ．面向绿 色制造 的机械 加工 系统 任务优化调度模型[ J ] ．机械工程学报， 2 0 0 7， 4 3 4 2733． [ 6 ]吴拓．现代机床夹具设计 [ M] ．北京 化学工业出版 社 ． 2 0 1 1 ． [ 7 ]邓聚龙． 灰色系统基本方法[ M] ，武汉； 华中工学院出版 社， 1 9 8 7 ． 编辑赵蓉 ⋯ ⋯ ⋯ m ⋯ m m m 一一一～～一”一～、 ； 本 刊 欢 迎 订阅 欢迎在线投稿 ； 欢 迎 刊 登 广告 i h t t p ／ ／ W W W ． z l l j c z ． t o m． c n _t I 。。。 。。 。I|。I|IIII。。|。|。II 。III|II。。fIfI