《面向数控下料加工的集成化板材优化下料系统的研究与开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《面向数控下料加工的集成化板材优化下料系统的研究与开发（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、重庆大学硕士学位论文面向数控下料加工的集成化板材优化下料系统的研究与开发姓名：朱波申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：刘飞;阎春平20050501重庆大学硕士学位论文 面向数控下料加工的集成化板材 优化下料系统的研究与开发 硕士研究生朱 波 指 导 教 师刘 飞 教 授 阎春平 副教授 学 科 专 业机械电子工程 重庆大学机械工程学院 二 OO 五年五月 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 II ABSTRACT Manufacturing industry involves many areas , and consumes vast resource while turns out
2、products and creates wealth . Machining with plate material has a wide use in manufacturing industry . Its of great importance to save resource and reduce cost of enterprise through improving the utility of plate material by using cutting stock software. In recent years, the application of numerical
3、 control technology in plate material cutting becomes more and more common . To develop special optimized cutting software oriented numerical control through combining cutting stock technology and numerical technology can improve machining efficiency as well as utility of plate material . This paper
4、 analyzed the cutting process of plate material with numerical control machine from the perspective of the integration of CAD/CAM , and studied partial core technologies involved in realizing CAD for plate material layout and CAM of automatic numerical control programming . At first, the basic requi
5、rements of numerical control cutting of plate material in manufacturing enterprises are analyzed , on the basis of which , the total design plan of integrated optimized cutting system was put forward . Meanwhile, the structure and function of the system were designed in the plan , and design thought
6、s and processes of each function model were analyzed . Then , partial core technologies involved in the system were studied . The classical cutting stock algorithmcolumn generation technology , and wrap up rectangle technology for abnormity are analyzed ; The development of AutoCAD with ObjectARX is
7、 studied and the generating method of cutting outline drawing and layout drawing were found out on the basis of analyses of the graph database structure of AutoCAD and the basic operation of it ; The process planning technology of plate material cutting orienting numerical control is studied a proce
8、ss planning method directly based on layout drawing is established ; The emulation technology in AutoCAD is studied and a kind of dynamic emulation method is put forward , which is realized by incrementally modifying graph entity ; The postposition of NC program of the integrated cutting system cons
9、tructed on software plug-in is proposed , which can effectively solve the problem that it is difficult for a numerical control programming system to be common , which is caused by the difference of instruction format and 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 III control parameter between different type of numerical contr
10、ol machine . Based on the researches mentioned above , Some functions of the integrated cutting stock system for plate material was developed , which have been put into effect in enterprise , and have got good application effects. keywords: Numerical Control Cutting, Integrated Cutting-stock System,
11、 Optimized Layout, Automatic Numerical Control Programming, Numerical Control Emulation 重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 11 绪 论 1.1 论文选题背景与意义 制造业是将制造资源物料能源设备工具资金技术信息和人力等通过制造过程转化为可供人们使用和利用的工业品或生活消费品的行业它涉及到国民经济的大量行业如机械电子轻工化工食品军工航天等1在工业化国家约有 1/4 的人口从事各种形式的制造活动约有 70%-80%的物质财富来自制造业2因此很多国家特别是发达国家把制定制造业发展战略列为重中之重3 制造业为人类创
12、造了巨大的物质财富同时也带来巨量的资源消耗并成为影响环境的主要因素制造业的发展必须要注重对环境的保护和对资源的合理利用走可持续发展之路 目前的大量制造行业都涉及到板形材料加工如机械钢铁船舶车辆建筑造纸家具玻璃皮革等板材下料是板形材料加工的首要环节也是控制原材料利用率的重点环节 采用合理优化的下料方案 能极大地节省原材料是企业追求低成本高利润的重要手段也是社会可持续发展的具体要求 随着现代制造业的快速发展以计算机为核心的信息技术被应用到制造企业的生产和管理过程中并发挥日益重要的作用计算机辅助系统 CADCAPPCAM 的广泛使用从根本上改变了制造企业的工作方式及管理模式促进制造业的更进一步发展将
13、计算机技术应用于板材下料环节开发实用计算机辅助板材优化下料软件来得到最优化的下料方案 是控制原材料利用率 降低生产成本防止资源浪费的最为有效的措施 目前市场竞争的日益激烈和生产规模的日益扩大为制造企业提高下料加工的效率提出了迫切要求采用数控下料从技术上看无疑是提高下料加工效率的最佳选择而目前开放式数控技术的大力发展为数控下料的广泛应用提供了条件数控下料技术的不断发展及其应用范围的不断扩大要求将传统的优化下料技术与数控技术相结合构建面向数控下料加工的优化下料系统以适应制造企业的需要更好地提高材料利用率 1.2 板材优化下料技术的研究与应用现状 板材优化下料问题是一种典型的优化下料问题优化下料问题
14、在国外被称为“Cutting-Stock ProblemCSP”该问题在不同的刊物上有不同的提法60- 64如重庆大学硕士学位论文 1 绪 论 2Trim Loss ProblemBin Packing ProblemAssortment ProblemLayout Problem 等其本质就是寻求待下零件在原材料上的最合理的排样方案以实现在尽可能少的原材料上得到尽可能多的零件由此来提高原材料利用率因此优化下料问题其实也就是零件在原材料上的优化排样问题板材的优化排样需要考虑两个方向的几何约束其目的是在给定尺寸的板形材料上尽可能多地排放二维零件以使得板材的利用率尽可能高 板材优化排样按照零件的几
15、何特性通常分为两种 矩形件优化排样参与排样的零件图形都是严格的矩形 异形件优化排样参与排样的零件图形为非矩形 1.2.1 矩形件优化排样技术研究现状 对矩形件优化排样的研究开始于 20 世纪的 30 年代由于矩形件排样问题是一个典型的 NP 难题 即不能够求得最优解的多项式时间算法问题如果不借助计算机的辅助根本没有办法求解因此在早期的优化下料研究只能是停留在理论阶段近几十年来计算机软硬件技术的飞速发展为优化下料技术应用于生产实际提供了基础加上在线性规划运筹学理论方面的不断探索利用计算机辅助进行优化下料的技术研究日趋活跃至今已取得不少的成果 由于优化排样问题具有高度复杂性主要是因为零件排样的组合方式数量极其巨大而且排样方式的数量随着零件数量的增长呈几何级数增长即使用目前最先进的计算机也不可能遍历全部的排样组合方式求出最优解故而只能通过构造启发式算法heuristic algorithm求得尽可能接近最优的较优解启发式算法相对于最优算法提出是指一个根据直观和经验构造的算法在可接受的计算时间存储空间等状态下给出的优化问题的可行解该解与最优解的偏离程度不一定可以事先预计4 目前比较有代表性的启发式优化排样算法有序列启发式方法 全局搜索算法线性规划求解算法几类序列启发式方法Sequential heuristic proc
