收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

圆形件优化排样问题研究

杨剑  
【摘要】: 计算机辅助优化排样是计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术的重要分支之一,解决的问题就是在给定的原材料上放置所需求的各种毛坯零件,使毛坯的布局最优,目的是在满足毛坯需求的前提下,最大限度地提高原材料的利用率,降低生产成本。 在生产实践中,优化排样问题广泛存在于机械制造业、服装加工业、家具制造业、木材加工业以及皮革制品制造业等行业,大量应用于线材、卷材、板材以及三维物品的分割排样。传统的排样工作都是由人工完成,存在时间耗费大而且下料利用率低等缺点,造成原材料的浪费,加大了企业的生产成本。因此,对排样问题进行研究、设计行之有效的排样算法具有深远的理论和实际意义。 对优化排样问题的研究,国内外的学者都给予了足够的重视,特别是针对矩形毛坯和二维不规则件的排样问题提出了许多算法,如:动态规划算法、多项式时间算法、连分数算法以及分支定界算法等确定性算法,也有禁忌搜索算法、蚁群算法、遗传算法、神经网络算法等概率性算法。然而,针对圆形件优化排样问题的研究却比较少,圆形件优化排样作为二维优化排样的一个分支,在实际生产当中也非常普遍。因此,针对圆形片排样问题开展研究非常必要。 本文研究的是圆形件剪冲排样问题:在指定长度和宽度的板材上,首先在剪切阶段用剪床将板材切割成水平或竖直条带,每根条带中所含圆片的直径相同;然后在冲裁阶段用冲床从条带上冲出圆片。生成的排样方案应在满足所有圆形毛坯需求量的前提下,使得所消耗的板材尽可能地少,以达到提高利用率、节约生产成本的目的。 本文的主要内容包括以下两个方面: 第一,设计实现了圆片无约束排样算法,用于生成排样方式。采用动态规划算法和背包算法相结合的方式,在精确求解的基础上,选取规范尺寸的子集进行计算,确定条带在板材上的最优布局,使得板材所含圆片的总价值最大。 第二,将圆片无约束排样算法和线性规划方法(LP:Linear Programming)相结合来求解大规模的二维圆片剪冲下料问题:已知库存板材尺寸、m种圆片的直径和需求量,对库存板材进行剪冲下料,要求确定排样方案,在满足所有毛坯需求的前提下,使得所消耗板材的总成本最小。本文使用单纯形法来求解线性规划问题,在求解过程中,需要反复迭代调用圆片无约束排样算法,根据毛坯的当前价值,生成一个能使目标改善的排样方式,最终生成最优圆片下料排样方案。 由于使用单纯形法求解线性规划问题的过程中需要反复调用无约束排样算法,因此无约束排样算法的效率对于整个排样方案生成算法的效率至关重要。本文在实现无约束排样算法时,引入了规范尺寸以及合适的规范尺寸子集选取策略对其进行优化,以提高算法的运行效率。 设计开发了圆形件下料排样系统,并采用了文献中报道的例题和生产实例对本文算法的有效性进行检验。对排样方式例题的计算结果表明,本文算法生成的排样方式的利用率比部分三块排样方式以及全部T型排样方式的利用率都有所提高,与精确算法生成的排样方式的利用率相同,计算时间却相对较少;对下料方案例题的计算结果表明,本文算法生成的排样方案的利用率比全部T型排样方案以及直切排样方案的利用率都有所提高;对生产实例的计算结果表明,本文算法的计算时间能满足实际生产应用的要求,生成的排样方案效果明显优于多段排样方案及直切排样方案的效果。因此,本文所提的圆形件下料排样算法在生产实践当中是一种行之有效的算法。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 饶运清,高伟增;遗传算法在矩形件排样中的应用[J];锻压机械;2002年02期
2 张圣;李继;;智能算法的板材下料优化排样系统研究[J];机械与电子;2010年04期
3 曾凤华;;矩形件优化排样CAD系统的开发[J];广州航海高等专科学校学报;2009年01期
4 李明;黄平捷;周泽魁;;基于小生境遗传算法的矩形件优化排样[J];湖南大学学报(自然科学版);2009年01期
5 曹炬;二维异形切割件优化排样的拟合算法[J];中国机械工程;2000年04期
6 刘军,罗意平,杨岳;冲裁件优化排样系统的开发[J];华东交通大学学报;2001年04期
7 饶运清,王瑜辉,刘延林;二维CNC激光切割的工程应用[J];华中理工大学学报;1994年10期
8 龚时华,汤漾平,段正澄;基于图形区域的同类零件自动优化排样算法实现[J];制造业自动化;1999年04期
9 崔耀东,周儒荣;单一尺寸矩形毛坯排样时长板的最优分割[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年05期
10 饶运清,宋志刚,郭军,蔡力钢,孔庆清;集成化钣金数控冲切加工自动编程系统[J];锻压机械;1999年02期
11 王华昌,李志刚;冲裁件优化排样算法的研究[J];中国机械工程;2001年02期
12 张玉萍,张春丽,蒋寿伟;皮料优化排样的有效方法[J];软件学报;2005年02期
13 曾立平;级进模优化排样的CAD模块开发[J];模具技术;2005年03期
14 杨萍;杨传华;刘金利;周美艳;;基于Pro/E的不规则形状钣金展开件的优化排样[J];机械工程师;2006年06期
15 杨萍;杨传华;唐艳;周美艳;;基于Pro/E的不规则钣金展开件的优化排样[J];机械与电子;2006年08期
16 吉晓民,杨先海;冲裁件优化排样的最大截距法[J];西安理工大学学报;1996年02期
17 蔡力钢,饶运清,郭军,宋志刚;板类零件数控加工CAD/CAPP/CAM系统[J];机械设计与制造;1999年06期
18 饶运清,高伟增,李培根;面向CIMS的板类零件下料工艺系统[J];制造业自动化;2002年05期
19 胡志刚;王耘;胡树根;徐以国;;单亲遗传算法在二维不规则件排样中的应用[J];轻工机械;2009年01期
20 冯美贵;史俊友;;一步平移法与遗传模拟退火算法在冲裁件排样中的应用[J];锻压技术;2006年06期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 梅颖;船体建造板材套料系统中排样优化算法与碰靠技术研究[D];华南理工大学;2010年
2 邓冬梅;复合材料铺层排样技术研究与开发[D];南京航空航天大学;2007年
3 董长双;高速冲压加工数控系统和二维排样优化的研究[D];华中理工大学;1999年
4 李明;智能优化排样技术研究[D];浙江大学;2006年
5 贾志欣;面向发电设备制造的下料优化排样原理与关键技术[D];四川大学;2002年
6 廖敏;基于资源集成的协同产品开发原理与实施方法研究[D];四川大学;2005年
7 宋亚男;二维排样系统的图形匹配、入排控制与碰靠算法研究[D];华南理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨剑;圆形件优化排样问题研究[D];广西师范大学;2010年
2 隗平平;皮革优化排样技术研究[D];华侨大学;2011年
3 侯胡的;基于NGA的任意多边形优化排样技术的研究[D];河海大学;2004年
4 胡寅亮;模具CAD系统中优化排样技术的研究与实现[D];南京航空航天大学;2004年
5 方仍存;优化排样问题的近似算法[D];华中科技大学;2004年
6 侯桂玉;圆形件下料启发式算法[D];广西师范大学;2010年
7 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
8 唐博识;钢板切割下料MES关键技术研究[D];华中科技大学;2007年
9 马英杰;毛坯件的计算机优化排样系统开发[D];大连交通大学;2010年
10 吴杰君;板材下料优化排样系统研究与实现[D];合肥工业大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 冷祎;榆次分公司冷锻厂制定消耗定额标准[N];中国纺织报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978