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面向余料板材的节约型激光切割计算机辅助工艺研究

付林泊  
【摘要】:随着制造业向着生产种类多样化,生产小批量化发展,在板材加工中难免会产生加工余料,而对余料的再次使用是保持材料成本优势的重要手段;因为激光切割精度高且价格下降被越来越多的企业采用,所以研究余料板材的激光切割计算机辅助工艺具有重要的意义。本论文重点从余料板材的分类管理、零件在余料板材上的排样算法以及激光切割路径优化三方面进行研究,主要研究内容如下:1研究了余料板材的分类方法。根据分类编码的思想,对余料板材材料、可利用面积等属性进行分析,提出一种面向余料板材由顺序码加分类码的形式构成位码的链式结构独立环节分类编码系统,通过分类编码对余料板材信息进行管理。2研究了余料板材的优化排样算法。在对遗传算法和蚁群算法研究的基础上,采用遗传算法与最大最小蚁群系统相结合的混合排样算法:利用遗传算法在前期运算高效性的特点,首先运用遗传算法对待排问题进行优化得到部分优化解生成信息素分布,在算法下阶段运用后期有较高运算效率的蚂蚁算法继续进行全局搜索得到矩形件的最优排样序列,利用基于最低轮廓线的碰撞检测算法规避余料板材上的空洞实现解码过程。最后利用零件的对排、联排等方法提高包络矩形的包络率进一步提高材料利用率。3研究了激光切割路径优化技术。首先对激光切割机的随动系统进行介绍,给出一种防止激光切割机喷嘴切割过程中经过余料板材上空洞与板材发生碰撞的算法:根据折返型切割原则确定零件的切割顺序,将零件最上最右顶点作为切割起点确定切割路径。最后通过局部调整算法对不满足要求的路径进行调整。4通过实例验证本论文设计的余料板材激光切割工艺优化方法的可行性。


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