基于三维模型的级进模优化排样的研究

摘要

排样设计是级进模设计的关键环节,其结果的好坏直接影响到整套级进模的质量。随着CAD技术的迅速发展和市场竞争日趋激烈,许多公司或者团队都在着手研究计算机辅助级进模设计系统,这些系统给级进模的设计带来了许多便利。在这些系统中,有针对性的级进模智能优化排样系统的研究已经完成了起步阶段,并已经取得了一些实质性的成果,但由于受到级进模及其排样设计过程的复杂性限制,目前已出现的级进模智能排样系统还不尽人意,有待进一步的完善。 本课题着眼于在目前已有的一些研究基础上进一步的探索、研究和开发具有更高实用性、功能更强大的级进模智能优化排样系统。 由于三维设计软件应用的蓬勃发展和日益成熟,本课题的立足点是基于三维模型的级进模冲压件的智能优化排样研究。为了实现可以直接对三维零件模型进行排样操作,本课题结合计算机几何造型理论突破性的提出了“主识别面”的定义及其应用；另一方面,考虑到级进模设计各环节的关联性,本课题研究和实现了智能的工艺性检验分析这个排样设计的上游环节模块,在这个模块中包括了最小孔径检验、悬臂与凹槽检验、最小圆角半径检验和最小孔边间距检验的四个级进模冲裁件的检验子模块；在比较过几种常用的最优化算法之后,本课题选择了“最大截距法”这个最适合应用于基于三维模型的算法来进行毛坯优化排样；另外,本课题结合目前已有的研究成果进一步改良和制定了刃孔分解的两大准则,实现了智能冲切刃口设计；最后,采用多目标优化算法实现了智能工序排样设计模块。 在完成了理论研究后,课题在SolidWorks平台上通过二次开发的手段实现本系统的各项预期功能。在本系统中,用户只需通过简单的几次点击三维零件模型的主识别面和交互地选择输入条料的参数信息,即可以实现级进模零件的排样,真正达到了智能化的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2研究的背景和动态

1.2.1国内外研究概况

1.2.2目前已有系统的存在问题

1.2.3本研究所原有的级进模智能排样系统的简介

1.3研究的意义和重点

1.4论文的内容和结构

第二章系统的总体框架和开发方式的选择

2.1系统的总体框架结构

2.1.1级进模及其排样简介

2.1.2模块的划分及其功能

2.1.3主识别面的定义及其属性分析

2.2开发方式的选择

2.3本章小结

第三章系统中智能工艺性分析的实现

3.1工艺性分析的描述

3.2各项工艺性分析的实现

3.2.1最小孔径检验

3.2.2悬臂与凹槽检验

3.2.3最小圆角半径检验

3.2.4最小孔边间距检验

3.3本章小结

第四章系统中智能优化毛坯排样的实现

4.1毛坯排样的概念

4.2毛坯排样的基本参数

4.2.1搭边

4.2.2步距

4.2.3材料利用率

4.3毛坯排样问题的数学描述

4.4本系统最大截距法模型及算法

4.4.1数学模型的建立

4.4.2数学模型的算法实现

4.4.3数学模型的程序实现

4.3本章小结

第五章系统中智能冲切刃口设计的实现

5.1冲切刃口设计的概念

5.2冲切刃口设计的两大准则的描述

5.2.1刃口强度准则的描述

5.2.2刃孔复杂度准则的描述

5.3智能冲切刃口设计两大准则的实现

5.3.1强度减弱方位检验子模块的实现

5.3.2刃孔复杂度准则在本系统中的实现

5.4本章小结

第六章系统中智能工序排样的实现

6.1工序排样的概念

6.2刃孔优化排序的描述

6.3系统中智能工序排样的实现

6.3.1多目标优化问题数学模型的描述

6.3.2多目标优化数学模型的求解

6.3.3算法的程序实现

6.4本章小结

第七章系统的功能演示与应用实例

7.1系统的启动方式

7.2系统的功能简介

7.3系统的应用实例

7.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢