不规则钣金零件的下料优化系统研究

摘要

随着我国制造业自动化程度的提高，传统的钣金加工企业面临着制造系统的升级，目前的钣金加工企业在进行下料加工时，普遍存在着材料利用率较低、数控加工效率较低等问题。针对下料排样问题目前研究较多的是规则排样，且对于下料排样到数控加工的集成系统研究较少。因而有必要针对不规则的钣金下料排样以及开发从下料排样到数控加工的集成系统进行研究，进而帮助企业提高材料利用率，节约生产成本。
　　本文针对某钣金加工企业生产过程中存在的问题，即下料排样的问题以及数控加工过程中的问题，充分挖掘企业的需求，开发了一个针对不规则钣金零件的下料原型软件系统。本文的主要工作如下:
　　(1)实现对零件CAD图形文件的数据读取和基于等距偏移方法的零件数据的工艺预处理。
　　(2)对不同算法的特性进行了分析测试，归纳出算法选择的规则，并采用动态链接库技术建立了下料优化的算法库。
　　(3)使用模拟退火算法实现数控加工的路径优化，提高了加工效率;将下料规划和路径规划结果转化为数控代码，实现了系统向数控加工的直接输出。
　　(4)在C++编程、OpenGL等技术的支持下，完成了一个较为完整的针对不规则钣金零件下料的优化软件原型系统。
　　本文的不规则钣金零件下料优化系统具有下料适用性强、操作方便等特点，其有助于企业改善钣金下料的加工工艺，为企业的实际生产提供指导，对其他学者在集成下料系统的研究方面具有参考价值。本文仅完成了下料优化软件的原型研究，软件系统的真正完善需要对算法库进行扩充、人机界面改善等后续工作。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 下料优化理论的研究现状

1．2．2 下料优化系统的研究现状

1．3 课题的研究目标

1．4 本文的章节内容安排

1．5 本章小结

2 下料系统的工业需求及解决方案

2．1 企业的产品及生产现状

2．1．1 企业的产品现状

2．1．2 企业的生产环境

2．1．3 企业生产存在的问题

2．2 下料系统的需求分析

2．2．1 软件的数据交互功能

2．2．2 数据的工艺预处理功能

2．2．3 零件图形的显示功能

2．2．4 零件的自动排样功能

2．2．5 下料的自动数控编码功能

2．3 下料系统解决方案设计

2．3．1 系统的总体设计

2．3．2 系统的开发环境

2．4 下料系统开发所需的相关技术

2．5 本章小结

3 下料问题的工艺性预处理

3．1 数据格式的转换预处理

3．1．1 DXF文件的解析

3．1．2 数据格式的转换

3．2 数据的工艺预处理

3．2．1 下料数据的预处理需求

3．2．2 下料数据的预处理方法

3．2．3 求解实例

3．3 本章小结

4 下料算法选择及算法库的建立

4．1 引言

4．2 几种下料算法

4．2．1 格点改造算法

4．2．2 顶点覆盖算法

4．2．3 滚动优化算法

4．3 算法选择的研究

4．4 算法库的建立

4．4．1 动态链接库的设计

4．4．2 下料算法的DLL

4．5 本章小结

5 下料规划的后处理

5．1 数控冲床的工艺特点

5．1．1 数控冲床概述

5．1．2 数控冲床加工过程

5．2．2 刀具空载路径规划的模型建立

5．2 数控冲床加工的路径规划研究

5．2．1 路径规划问题及相关算法概述

5．2．3 基于模拟退火算法的求解

5．3 数控冲床的程序特点和要求

5．3．1 数控程序的特点

5．3．2 G代码的生成

5．4 本章小结

6 案例应用

6．1 系统集成应用

6．2 案例分析

6．2．1 排样结果对比

6．2．2 加工路径对比

6．3 本章小结

7 总结与展望

7．1 工作总结

7．2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集