1.一种基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一、输入加工信息:包括工件信息、模具库信息、机床加工参数;
步骤二、工件可制造性检查:检查工件是否能够在现有的折弯设备下完成加工,如果不能,跳转至步骤六;
步骤三、NSGA‑Ⅱ初始化:设置算法参数,生成初始种群;
步骤四、遗传进化:使用自适应调整交叉变异概率的策略优化算法迭代过程;
步骤五、结果处理:依据优化目标优先级从步骤四输出的pareto最优解集中选择最优折弯工序;
步骤六、输出工序编排结果:如果工件可制造,输出折弯序列、定位序列;否则输出工件不可制造。
2.根据权利要求1所述的基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:所述的步骤一中的工件信息具体包括板料厚度、在折弯角之间的各个法兰面的宽度、材料力学性能;模具库信息包括上模圆角半径、下模宽度以及其他用于干涉检查的几何尺寸;机床信息包括加工参数,几何尺寸。
3.根据权利要求1所述的基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:所述的步骤三中的算法参数包括最大进化代数G、种群规模P、编码方式、选择算子、交叉算子、变异算子。
4.根据权利要求1所述的基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:所述的步骤四中的遗传进化实现步骤如下:步骤(1):根据折弯序列确定后档料定位序列,进一步计算目标函数值,当前进化代数g=1;
步骤(2):根据各个目标函数值对种群进行非支配排序并进行分层,直到种群全部分层完成;
步骤(3):依据虚拟适应度值进行选择操作、自适应交叉和变异操作,生成新种群,g=g+1;
所述的根据虚拟适应度值自适应调整交叉变异概率的方法如下:NSGA‑Ⅱ采用固定交叉变异概率的策略控制种群迭代过程,其收敛结果依赖交叉和变异概率的取值;为了保存较优个体的模式,加速解空间收敛到pareto前沿的速度,改善pareto最优解在目标空间的分布,使用sigmoid函数拟合自适应交叉和变异概率曲线;根据虚拟适应度值自适应调整交叉和变异概率的公式如下:式(1‑2)中:Pc1为最小交叉率;Pc2为最大交叉率;Pm1为最小变异率;Pm2为最大变异率;K为常数;Fm为种群最大虚拟适应度值;Fa为种群平均虚拟适应度值;
步骤(4):如果g≤G,则跳转至步骤(2),否则输出pareto最优解集。
5.根据权利要求1所述的基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:所述的步骤五中的优化目标具体如下:约定下文中的N(N≥1)表示工件折弯段数;
(1)模具更换次数D:其值越小工序越优,计算方法如下:
式(3)中:D为折弯序列总换模次数;UD为上模更换次数;LD为下模更换次数;
式(4)中:BA为折弯角度,BA∈(‑180°,0)∪(0,180°);UA为上模圆角,UA∈(0,180°);
式(5)中:PS为工件定位长度,mm;LS为下模宽度,mm;
(2)工件调整次数M:包含翻转和掉头两个操作,其值越小工序越优,计算方法如下:式(6)中:R为工件翻转次数;T为工件掉头次数;
式(8)中:PM为后挡料定位位置,反映其相对工件的位置,0≤PM≤N+1;BM为当前折弯位置,1≤BM≤N;
(3)工件相对移动路径长度W:以上模和工件接触位置为基准,工件可视为在不同的折弯位置之间移动,相对移动距离越短,工序的执行效率越高,计算方法如下:式(9)中:wi为第i次折弯工件相对工件的移动距离;L为工件展开长度,计算方法如下:式(10)中:li为第i段工件边长,Δlj为工件第j‑1段和第j段之间的过渡长度。
6.根据权利要求1所述的基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:所述的目标函数包含f1、f2、f3,分别对应优化目标模具更换次数,工件调整次数,工件相对移动路径长度。为了避免算法陷入局部最优,并优化pareto最优解在目标空间的分布,将不满足几何约束的折弯序列也纳入遗传进化过程中;为了在目标函数值上区分序列是否可行,干涉序列的目标函数值强制大于不干涉序列的最大值,其值可由工件信息预先计算得出;目标函数f1、f2、f3计算如下:式(11)中:上模最大更换次数为N;sij为工件上可行定位位置i到j的下模更换次数,因此下模最大更换次数为式(12)中:dij为工件上可行定位位置i到j对应的展开长度;nL为下模总数;
7.根据权利要求1所述的基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:所述的步骤六中的根据折弯序列确定后挡料定位序列的流程如下:为了保证定位准确性和可靠性,后挡料定位一般选择已加工折弯或者板料两端,因此N段折弯的工件最多有N+2个可行定位;
步骤1):输入折弯序列B,计数器i=1;
步骤2):确定bL、bR。bL、bR为工件当前折弯位置bC左右两侧最近的已完成折弯,如果没有已完成的折弯,则为工件两端;
步骤3):分别以bL和bR为后挡料定位进行干涉检查,返回干涉检查结果,如果两次检查均发生干涉,跳转至步骤5);
步骤4):选择定位位置,如果存在干涉,则选择没有干涉的定位位置,否则根据邻近条件、精度要求和工件形状选择定位位置,i=i+1,如果i≤N,跳转至步骤2);
步骤5):输出结果,如果分别以bL和bR为后挡料定位均发生干涉,输出工序碰撞,否则输出定位序列。
8.根据权利要求1所述的基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:所述的步骤六中的干涉检查的流程如下:步骤1):输入折弯序列B,计数器i=1;
步骤2):计算展开和成形工件各点相对折弯bi的坐标;
步骤3):根据折弯角度符号生成工件在展开和成形状态的图元集合;
步骤4):将工件图元集合中的图元分别和上模、下模、机床的图元集合进行干涉分析,如果没有干涉,则i=i+1,跳转至步骤2),否则跳转至步骤5);
步骤5):输出结果:如果干涉,根据发生干涉的图元来源输出干涉位置信息,否则输出工件不干涉。
9.根据权利要求1所述的基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:所述的根据邻近条件、精度要求和工件形状选择定位位置的流程如下,其中bG为最终的折弯定位位置,pC为当前折弯bC两侧的精度要求;
(1)当bL与bC相邻且bR与bC不相邻时:
(2)当bL与bC不相邻且bR与bC相邻时:
(3)当bL和bR均与bC不相邻时:
bG=J(bC,bL,bR) (18);
(4)当bL和bR均与bC相邻时:
10.根据权利要求1所述的基于改进NSGA‑Ⅱ的折弯工序规划方法,其特征在于:所述的依据工件形状判断定位位置方法如下,在折弯加工中,为了便于摆放和定位,需要保证工件形状复杂的部分位于工人一侧;设计形状判断函数 用于根据工件的形状决策后挡块定位位置,其中&为逻辑与运算,XML、XMR分别表示以当前折弯bC为基准,工件左右部分相对当前折弯的最大水平投影长度;YML、YMR分别表示以当前折弯bC为基准,工件左右部分相对当前折弯的最大竖直投影长度;
(1)当XML≠XMR时:
(2)当XML=XMR时:
(3)当XML=XMR且YML=YMR时,根据前一段折弯的定位情况选择当前折弯的定位位置,避免随机选择定位带来额外的工件掉头操作;