外文翻译-关于冲压模具的空白布局优化系统的开发

毕业设计论文文献翻译院（系）名称工学院机械系专业名称机械设计制造及其自动化2012年03月10日关于冲压模具的空白布局优化系统的开发摘要在冲压模具设计中，空白的布局是最重要的过程之一。钣金冲压的主要成本是材料成本，任何已最大限度的努力减少废料，都可能导致不仅在板材，而且对整体的生产经费的大幅节省。本文主要是针对通过使用AUTOCAD的OBJECTARX的工具箱建立一个实用的空白布局冲压优化系统。遵循空白布局优化的原则，提出系统总体结构。不仅只有一个合适的算法设计计算，而且符合制造要求和用户操作要求。最后，一个算法的空白形状是提出解决问题的自相交在偏移曲线，在布局优化和传统的单级翻译算法计算布局参数的冲突是改进的精度和消除之间的冲突。关键词空白布局优化；冲压模具1介绍在制造业冲压工艺是最早发展的技术之一。在这个过程中冲压水平不断提高，冲压产品无处不在。空白的布局是最重要的过程之一在冲压模具设计，它可以被定义为拟合一起冲压毛坯占据的最高金额上盘绕条或金属板的表面面积。目的的空白布局，以提高材料的利用率和尽量减少废料的数量，以满足要求冲压技术。由于在钣金冲压件的主要成本是材料成本，任何努力，以减少废料按照冲压技术，可能会导致不仅节省大量的带材，但在整体生产成本。此外，结果布局空白是带的布局设计和模具结构设计的基础模切板的设计和剥离等。在过去，空白的布局是一个手工操作高度依赖设计师的技能和经验的。然而，它花了很长时间，积累经验，回答在实际设计过程中的许多问题，不能得到答复，从书本或手册。计算机辅助设计软件的开发实用设计师提高设计是必要的质量和缩短所需的设计时间。在此基础上要求，本文主要是针对建立空白的实际使用AUTOCAD的布局优化系统OBJECTARX的工具包。空白的布局算法，它描述了数学建模的空白布局，已经提出了许多工人实现节约潜力最大的材料利用率。周1提出三种方法嵌套在单行或双行排列的单一模式带钢原料。ADAMOWICZ和阿尔巴诺2，大道本BASSAT3，曲和桑德斯4提出一个两阶段不规则形状的方法，其中最初转换进入一个近似标准的管理，如形状，矩形或多边形，然后嵌套。DAGLI和TATOGLU5提出了一种启发式方法，它使用分配不同的优先权规则，根据模式形状。倪6、倪7倪8和永丰已开发出一种实验方案，其中包括算法和评价功能。开发的算法设计执行成对的聚类基于穷举搜索形状旋转180的增量，直到所有可能双方进行配对。该算法包括了例程执行协调旋转和平移变换同时检测任何形状的重叠。伊斯梅尔9提出了基于边缘提取的算法信息的边缘阵列的形式，这是用来认识到可能的方向，并取得更好的配对。林许10提出了一个最佳的布局方法，以获取双行最佳布局的空白，并显示空白利用AUTOLISP屏幕上的布局图形。唐RAJESHAM11提出了一种算法空白与足够数量的边的多边形模式近似。粮食流动方向被带到在这个算法中考虑，尤其是与格局弯曲。辛格和萨康12提出了一种方法，这是一个电脑图及矩阵方法的基础上。卓和永丰13开发的IAPDIE系统旋转通过选定的角度范围内的一部分，并在每个角相同的部分放在一起前进的方向。系统基于AUTOCAD制定关于落料冲孔的不规则形状，“利用率比增量的变化每隔2的倾斜角度计算。似乎所有的算法的开发预计将增加的能力。自动化布局空白，但很少有人关心的是如何建立一个实用的优化系统布局空白不仅是一个合理的算法，但也实际制造要求，将充分考虑。基于上述事实，在这个文件中，空白的基本原则首先介绍了布局优化，然后一般提出了一个实用的空白布局系统的结构。最后，一些关键技术，如毛坯形状的算法抵销，布局参数的计算算法和一个空白的布局计划的修改方法建议详细。2空白布局的优化基本原则可谓一片空白，只是作为外轮廓件需要穿孔或冲裁过程的一部分，但如果片部分需要绘制，或弯曲的边缘，意味着外轮廓始终展现的一部分包括自由切削区。为了简化问题，只一种类型的空白布局，材料利用率，将被视为可表示如下其中P是间距，W是带钢宽度，N是面积，A是面积。在冲压过程中，许多类型的布局可以产生了如图1所示，那里的箭头代表了空白的。一个实用的空白布局系统应具备的能力解决了许多类型的布局，如1ROW，2排，3排，多排。最常用的布局类型图2所示（A）正常1ROW，相反1ROW（B），（C）正常2排，和（D）对2排。正常布局（图2（A），（C）是指所有的空白安排具有相同的旋转角带；而相反的布局（图2（B），（D）是指相邻的空白总是有差异180转角。空白布局算法是该系统的核心。在选择一个算法，实际生产中应充分考虑。以下原则，这可能影响正确的空白布局在金属冲压操作，应满意的图1空白的布局模式的例证图2四种常用空白的布局模式（1）获得更高的材料利用率。这是一个最重要的考虑因素，尤其是当将要生产的空白，质量要求高或材料是昂贵的。（2）对于一个弯曲的一部分，弯曲的线应该是最好的限制在一定的角度范围相对在加沙地带的粮食流动方向。这样做的原因是，在冷轧过程中，将进行钣金塑性变形，导致晶粒拉长和对齐轧制方向平行。在弯曲的裂缝如果弯曲的线是平行的粮食，边缘可能会发流动方向。（3）考虑约束带钢宽度（最大或最小值）或饲料间距（最大或最小值定），以满足某些带钢宽度或饲料间距要求顾客。（4）考虑合适的模具结构设计。（5）计算饲料俯仰和带钢宽度，以满足要求计算准确，高效的公差。（6）应确保整个一个统一的桥梁宽度（网络）布局。桥宽（网络）是允许的最低之间的连续空白或空白间距带钢边缘。大量的工作已经开展了对发展中国家空白的布局问题求解算法。材料利用率的主要目的是在优化的空白布局。枚举的方法已被证明是符合密切合作，以实际操作。在此方法中，不同的旋转角度翻译的距离将被枚举，以及所有可能的根据数组类型的计划将产生利用率，使约束，最好的计划可以决定。为实现枚举的方法，一些算法划分（POLYGONISE）总空白轮廓小线段一些算法只需要划分弧段小行而一些算法可以保持原线和弧段，整个布局优化有些算法需要翻译第二个空白轮廓从水平一步原轮廓一步派生方向，而一些算法可以转化的第二直接空白轮廓。这是很难选择最佳的解决方案因为每个算法都有自己的优点和缺点。总之，一个枚举方法的发展集中在四个问题（1）是否需要将分散的空白轮廓（2）多步或1步布局内的翻译（3）如何消除精度和之间的冲突在优化布局的效率（4）如何适用于实际生产的制约在系统的要求3系统优化布局的发展一个实用的空白布局优化系统的开发本文已取得了改进算法布局一方面计算另一方面，组合成系统的约束。这个系统是基于PC机，并使用AUTOCAD的OBJECTARX的工具箱和VISUALC作为系统语言。AUTOCAD软件被用来作为运行平台。总体结构系统显示图3，详细的解释在下面的小节给出。图3空白的布局系统的总体结构图4插图弯曲线的限制集成接口，所谓的“空白版式设计向导”，可以提供给用户方便地处理所有的空白布局相关的进程，因此，它很容易为用户执行模块逐一达到最佳实际的空白布局，或者只是直接跳转到指定的步骤。31前处理空白的布局前处理提供初始参数空白布局优化和形状，包括如下1布局参数的初始输入。这是用来提供所有为整个系统的初始参数，下面系统中的项目被认为是（一）预先选定的布局模式。9种布局模式被定义，它几乎完全覆盖1行，2行，3行，多行常规布局一个空白。（二）优化的角度范围。默认值是00可以阐述附近180与5递增计算出的最优方案。此外，其他的拟订方法可以实现，如精心策划特别如0，30，60角。（三）地带的方向。这可以被定义为左右或右左根据实际制造要求。（四）对加沙地带的弯曲线的角度。该系统将过滤出蓝图，是不适合的弯曲要求。这样就可以实现如下如果目前的空白的旋转角度是ANG1，和ANG2的是弯曲的线角，然后ANG1ANG2应趴在45135或225315（法律领域），作为如图4。（五）桥梁宽度（网）。这些措施包括高网格（其中部分）和边缘网络的一部分，带边缘之间。（六）值带钢宽度和饲料间距限制。2毛坯形状的过程。这主要包括毛坯形状收购，检验（曲线是否是年底到年底连接）和抵消。困难在于抵销技术空白的形状，这是描述如下。为了顾及音高网络的约束，外轮廓的空白，将扩大一半（偏移）沿着正常的方向间距网页。在空白的布局，将取代原来的空白，扩大轮廓扩大的轮廓应该是切线互相确保最低之间的空白空间（如图图5）。传统的偏移算法是成熟的，许多商业的CAD平台提供的“偏移”功能在API工具包，但对于一个凹的形状，如果偏移距离超过一定值时，自相交发生，如图6。由于一些商业的CAD平台在处理此类干扰问题，简单方便的形状抵消算法，尤其是空白的布局，提出了本文。在此基础上算法是计算两个向量之间的角度找出外部因素产生的偏移曲线。一详细说明如下图5在布局网页的过程图图6自相交偏移形状（一）使用常规的偏移算法，获得一个偏移曲线，拥有终端到终端节点。把偏移曲线成几何一套SET0，SET0E01的，E02，。，E0I。，EON。E0I代表元素在SET0，并且可以直线，圆弧，圆圈。（二）检查是否在SET0抵消曲线自相交。其原理是为E0ISET0，如果他们是相交或在非终点彼此相切，这意味着，发生自相交，然后记录所有自相交点PJ，然后按流程步骤（C）及（D）。否则，终止程序。（三）打破了偏移曲线。打破了所有的元素通过PJ，并创建一个几何集SET1的没有自我相交，符合SET1E1，E2。，EI。，恩。为例如，在图。7，弧AB与直线CD相交，相交点为E，AB应打破到AE和EB，CD会应被分成CE和ED。因此，符合SET1。，AE，EB，BC，CE，ED。（A）初始状态（B）处理自相交图7插图的自相交问题的解决方案4）通过顺时针方向从E1SET1的，具有非常底部左边的节点P1，并找到所有相关元素（EI）其中P1SET1的是其开始/结束的节点。如果EI等于行，获得载体VEC1从P1开始/结束这个EI的节点（VEC1始终是从P1以外）如果EI等于弧，获得VEC1通过与切线方向P1中的弧方向。这种方式，矢量设置VECTOR1可以建立VECTOR1VEC11，VEC12。，VEC1J。，VEC1M。定义为单位VEC0（初始参考向量）在X轴方向的矢量，并计算所有的角度EJ（EJ0,2）从VEC0VEC1J在VECTOR1反时针方向。很明显，EI与（EJ）MAXEK是外轮廓（VEC1K相应矢量），复制此EI导致设置SET2，删除从SET1的EI。的定义VEC0EC1K。到在SET1的下一个元素，重复同样的步骤直至返回到起始点。SET2将最终结果。例如，在图7（B）项，如果已获得曝光并复制到SET2，然后VEC0，VEC11定义图中所示。很明显，教育署与角度E3和VEC13应保持在SET2。这已经证明，从这个偏移曲线获得算法适合空白布局优化的要求。32布局参数的计算通过使用某些选择算法最佳化的布局，保存每个计划的结果，如利用参数，例如带钢宽度和板材间距，将相应的数据结构。1STEP翻译算法是一个传统的列举的方法，并已在某些系统中的应用。板材间距的计算是这种算法的基础上。在过去，一个集群的水平和同等距离的线段相交偏移的形状以计算最大的横向长度，但它是很难控制的两条水平线之间的距离。如果距离是计算板材间距过大，将是不正确的，使桥宽不能满足，如果距离太小了，它会涉及不必要的计算和TIMECONSUMPTION的在布局中。在本文中，1STEP算法的改进，解决了精度之间的冲突在布局过程中的计算效率。采取相反的2行布局作为一个例子因为在这里，其中旋转角和U是抵消了两个偏差形状。首先，修复，然后再处理以下步骤（1）定义我是偏移的形状，I0为相应的原来的形状。在某一个A旋转（对象我，I0角度180中心O型结果II“II0）翻译（对象II，II0X方向左右，X距离XIMAXXIMINY方向从下到上Y型的距离2YIMIN结果II，II0）,结果如图8A（A）布局步骤1（B）布局步骤2，3和4（C）布局第5步图8插图空白的布局过程（2）翻译一起II和IIO沿Y方向向上，并保持作为U的增量。U可以描述为相对第二次空白的增量步升第一空白。当偏差是U（UY|MINY|MIN,UY，Y,YY|MAXY|MIN,，在Y方向计算的极值在这一领域的所有元素I和II的横向距离，被命名的PA（图8（B）。此外，计算根据几何条宽度W（在当前）I0和一起II0之间的关系，以及边缘网络。（3）翻译向右手方向II和一起II0（PA是代数值），并获得第三和III0，这是位置在第二个形状的布局图（图8（B）。（4）在I和III的Y方向，也联锁区计算所有元素的横向距离的极值I和III在这方面，它被命名为P1。此外，我本身计算的横向距离，被命名为P2的。设置饲料螺距P（P1和P2）。（5）复制第一步和翻译由P的权利和获得第四步，是的布局图中的第三个形状的位置（图8（C）。计算目前利用率N。根据上述步骤，并取得U在不同的角度，并采取最大值然后遍历在每个计算的角度记录的最佳布局计划。该算法的主要特征进行了描述如下（1）通过计算极值，获得准确的板材间距两种元素的横向距离。这种方法可以线线，线弧和弧弧情况下得到解决。其主要思想是获得创建一个板材间距通过线的节点或弧段的横向线弧段的固定点。为弧弧情况（如图9），关键的一点是计算驻点。例如XI,YI,RII1,2是坐标两个弧段半径，横向之间的距离两个弧是如果区（Y）0，则Y型固定点的坐标将是图9弧元素之间的横向距离（2）由于一些变化，将采取从原来的地方偏移的形状塑造，尤其是在非圆弧过渡的地方，它是难以安排原来的形状准确时，产生一个布局图和计算使用传统算法的带钢宽度。在这算法的布局过程中，原来的形状和原来的形状之间的关系，以及偏移形状将被记录在一起，所以很方便创建布局图，并准确地计算出带钢宽度。33方案的选择本模块的目的是为了实现操作方便和一个用户界面友好。对于常规的布局，利用率与部分旋转角度将创建图表以帮助用户选择最佳方案。如限制最大/最小的进展，带钢宽度最大/最小和应充分考虑筛选出弯曲线的角度不满意的可能性。在这个图表中，不同的颜色可以是用来描述该计划的属性。后，用户选择有一定的计划，可以显示真正的布局图比较可能的计划很容易。34空白布局参数的修改一个空白的布局参数修改响应修改用户的要求，整理后的空白布局设计。它会自动计算出相应的参数并刷新布局图。在发展过程中，是十分重要的定义修改方法这两者都是很容易实现由开发商到可接受给用户。在此模块中定义了以下功能（A）修改前（B）修改后图10布局间距修改（1）计划重新选择。从计划列表中选择另一个计划。（2）改变板材尺寸。在同一行的空白改变相邻的距离。在对面1行的变化在实现复杂，如图10。关键点是要找到适当的位置，以保持空白II几乎在空白的第一和第三的最小距离法线方向后从PITCH1到PITCH2的变化。这里的“二元分割法”是用来翻译II到左边或右边，直到DIST1DIST2（定义根据板材的间距）。（3）更改带钢宽度。该函数将不会改变立场在不同的行之间的空白，但变化顶端和底网，即NEW_TOP_WEBOLD_TOP_WEB05NEW_WIDTHOLD_WIDTHNEW_BOT_WEBOLD_BOT_WEB05NEW_WIDTHOLD_WIDTH（4）改变网格。可以修改的顶部和底部的网页分开，以及相应的带钢宽度计算。（5）更改偏差距。“偏差的距离”表达的相对距离的两个相邻的空白。“的定义进行了简要解释如下如果ORIGIN1和ORIGIN2是第一和第二的几何中心在布局图的空白，构建一个载体，从ORIGIN1到ORIGIN2，那么它的水平和垂直投影轴将被定义为偏差距离X12和Y12，即X12的ORIGIN2XORIGIN1XY12ORIGIN2的YORIGIN1的Y可以修改的相对距离的两个相邻的空白，也就是说，两个相邻的空白位置可以，右移动离开，同比增长或下降变化X12Y12自由。4结论该系统,经历了一些实际测试,进行了论证一个可接受的性能在处理问题相关零件的排样优化。（1）一个空白的布局实用的优化系统，不仅布局合理的算法，但也实用制造需求和用户操作应充分考虑。（2）提出了一个空白的形状，以抵销新算法这可以解决偏移的自相交问题形状，满足前处理的要求空白的布局。一种改进的布局算法可以得出准确地计算极值横向的饲料间距两个几何元素的距离，消除在布局的精度和效率之间的冲突优化。（3）一套完整的计划，选择和修改机制本文中所描述的空白布局是一个使系统更加实用的重要一步。鸣谢非常感谢陆先生和阮先生对本文研究做出的贡献REFERENCES1WWCHOW,“NESTINGOFASINGLESHAPEONASTRIP”,INTERNATIONALJOURNALOFPRODUCTIONRESEARCH,174,PP305322,19792MADAMOWICZANDAALBANO,“NESTINGOFTWODIMENSIONALSHAPESINRECTANGULARMODULES”,COMPUTERAIDEDDESIGN,81,PP2733,19763DDORIANDMBENBASSAT,“EFFICIENTNESTINGOFCONGRUENTCONVEXFIGURES”,COMMUNICATIONSOFTHEACM,273,PP228235,19844WQUANDJLSANDERS,“ANESTINGALGORITHMFORIRREGULARPARTSANDFACTORSAFFECTINGTRIMLOSSES”,INTERNATIONALJOURNALOFPRODUCTIONRESEARCH,253,PP381397,19875CHDAGLIANDMYTATOGLU,“ANAPPROACHTOTWODIMENSIONALCUTTINGSTOCKPROBLEMS”,INTERNATIONALJOURNALOFPRODUCTIONRESEARCH,252,PP175190,19876AYCNEE,“AHEURISTICALGORITHMFOROPTIMUMLAYOUTOFMETALSTAMPINGBLANKS”,ANNALSCIRP,33,PP317320,19847AYCNEE,“PCBASEDCOMPUTERAIDSINSHEETMETALWORKING”,JOURNALOFMECHANICALWORKINGTECHNOLOGY,19,PP1121,19898AYCNEEANDKYFOONG,“SOMECONSIDERATIONSINTHEDESIGNANDAUTOMATICSTAGINGOFPROGRESSIVEDIES”,INTERNATIONALJOURNALOFMATERIALSPROCESSINGTECHNOLOGY,29,PP147158,19929HSISMAILANDKKBHON,“NEWAPPROACHESFORTHENESTINGOFTWODI