壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985

XX大學 畢業(yè)設計(論文) 文獻翻譯 院（系）名稱 工學院機械系 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 學生姓名 指導教師 20xx年 03 月 10 日 關于沖壓模具的空白布局優(yōu)化系統(tǒng)的開發(fā) 摘要：在沖壓模具設計中，空白的布局是最重要的過程之一。鈑金沖壓的主要成本是材料成本，任何已最大限度的努力減少廢料，都可能導致不僅在板材，而且對整體的生產(chǎn)經(jīng)費的大幅節(jié)省。本文主要是針對通過使用AutoCAD的ObjectARX的工具箱建立一個實用的空白布局沖壓優(yōu)化系統(tǒng)。遵循空白布局優(yōu)化的原則，提出系統(tǒng)總體結構。不僅只有一個合適的算法設計計算，而且符合制造要求和用戶操作要求。最后，一個算法的空白形狀是提出解決問題的自相交在偏移曲線，在布局優(yōu)化和傳統(tǒng)的單級翻譯算法計算布局參數(shù)的沖突是改進的精度和消除之間的沖突。 關鍵詞：空白布局優(yōu)化；沖壓模具 1介紹 在制造業(yè)沖壓工藝是最早發(fā)展的技術之一。在這個過程中沖壓水平不斷提高，沖壓產(chǎn)品無處不在?？瞻椎牟季质亲钪匾倪^程之一在沖壓模具設計，它可以被定義為擬合一起沖壓毛坯占據(jù)的最高金額上盤繞條或金屬板的表面面積。目的的空白布局，以提高材料的利用率和盡量減少廢料的數(shù)量，以滿足要求沖壓技術。由于在鈑金沖壓件的主要成本是材料成本，任何努力，以減少廢料按照沖壓技術，可能會導致不僅節(jié)省大量的帶材，但在整體生產(chǎn)成本。此外，結果布局空白是帶的布局設計和模具結構設計的基礎模切板的設計和剝離等。 在過去，空白的布局是一個手工操作高度依賴設計師的技能和經(jīng)驗的。然而，它花了很長時間，積累經(jīng)驗，回答在實際設計過程中的許多問題，不能得到答復，從書本或手冊。計算機輔助設計軟件的開發(fā)實用設計師提高設計是必要的質(zhì)量和縮短所需的設計時間。在此基礎上要求，本文主要是針對建立空白的實際使用AutoCAD的布局優(yōu)化系統(tǒng)objectARX的工具包。 空白的布局算法，它描述了數(shù)學建模的空白布局，已經(jīng)提出了許多工人實現(xiàn)節(jié)約潛力最大的材料利用率。周[1]提出三種方法嵌套在單行或雙行排列的單一模式帶鋼原料。 adamowicz和阿爾巴諾[2]，大道本Bassat [3]，曲和桑德斯[4]提出一個兩階段不規(guī)則形狀的方法，其中最初轉(zhuǎn)換進入一個近似標準的管理，如形狀，矩形或多邊形，然后嵌套。 dagli和Tatoglu [5]提出了一種啟發(fā)式方法，它使用分配不同的優(yōu)先權規(guī)則，根據(jù)模式形狀。倪[6]、倪[7]倪[8]和永豐已開發(fā)出一種實驗方案，其中包括算法和評價功能。開發(fā)的算法設計執(zhí)行成對的聚類基于窮舉搜索形狀旋轉(zhuǎn)180°的增量，直到所有可能雙方進行配對。該算法包括了例程執(zhí)行協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)和平移變換同時檢測任何形狀的重疊。伊斯梅爾[9]提出了基于邊緣提取的算法信息的邊緣陣列的形式，這是用來認識到可能的方向，并取得更好的配對。林許[10]提出了一個最佳的布局方法，以獲取雙行最佳布局的空白，并顯示空白利用AutoLISP屏幕上的布局圖形。唐rajesham [11]提出了一種算法空白與足夠數(shù)量的邊的多邊形模式近似。糧食流動方向被帶到在這個算法中考慮，尤其是與格局彎曲。辛格和薩康[12]提出了一種方法，這是一個電腦圖及矩陣方法的基礎上。卓和永豐[13]開發(fā)的IAPDie系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)通過選定的角度范圍內(nèi)的一部分，并在每個角相同的部分放在一起前進的方向。系統(tǒng)基于Auto CAD制定關于落料沖孔的不規(guī)則形狀，“利用率比增量的變化每隔2°的傾斜角度計算。似乎所有的算法的開發(fā)預計將增加的能力。自動化布局空白，但很少有人關心的是如何建立一個實用的優(yōu)化系統(tǒng)布局空白不僅是一個合理的算法，但也實際制造要求，將充分考慮?；谏鲜鍪聦崳谶@個文件中，空白的基本原則首先介紹了布局優(yōu)化，然后一般提出了一個實用的空白布局系統(tǒng)的結構。最后，一些關鍵技術，如毛坯形狀的算法抵銷，布局參數(shù)的計算算法和一個空白的布局計劃的修改方法建議詳細。 2 空白布局的優(yōu)化基本原則 可謂一片空白，只是作為外輪廓件需要穿孔或沖裁過程的一部分，但如果片部分需要繪制，或彎曲的邊緣，意味著外輪廓始終展現(xiàn)的一部分包括自由切削區(qū)。為了簡化問題，只一種類型的空白布局，材料利用率，將被視為可表示如下：
其中P是間距，W是帶鋼寬度，n是面積，A是面積。 在沖壓過程中，許多類型的布局可以產(chǎn)生了如圖1所示，那里的箭頭代表了空白的。一個實用的空白布局系統(tǒng)應具備的能力解決了許多類型的布局，如1-row，2排，3排，多排。最常用的布局類型圖2所示：（a）正常1-row，相反1-row（b），（c）正常2排，和（d）對2排。正常布局（圖2（a），（c））是指所有的空白安排具有相同的旋轉(zhuǎn)角帶；而相反的布局（圖2（b），（d））是指相鄰的空白總是有差異180°轉(zhuǎn)角。 空白布局算法是該系統(tǒng)的核心。在選擇一個算法，實際生產(chǎn)中應充分考慮。以下原則，這可能影響正確的空白布局在金屬沖壓操作，應滿意的： 圖1 空白的布局模式的例證 圖2 四種常用空白的布局模式 （1）獲得更高的材料利用率。這是一個最重要的考慮因素，尤其是當將要生產(chǎn)的空白，質(zhì)量要求高或材料是昂貴的。 （2）對于一個彎曲的一部分，彎曲的線應該是最好的限制在一定的角度范圍相對在加沙地帶的糧食流動方向。這樣做的原因是，在冷軋過程中，將進行鈑金塑性變形，導致晶粒拉長和對齊軋制方向平行。在彎曲的裂縫如果彎曲的線是平行的糧食，邊緣可能會發(fā)流動方向。 （3）考慮約束帶鋼寬度（最大或最小值）或飼料間距（最大或最小值定），以滿足某些帶鋼寬度或飼料間距要求顧客。 （4）考慮合適的模具結構設計。 （5）計算飼料俯仰和帶鋼寬度，以滿足要求計算準確，高效的公差。 （6）應確保整個一個統(tǒng)一的橋梁寬度（網(wǎng)絡）布局。橋?qū)挘ňW(wǎng)絡）是允許的最低之間的連續(xù)空白或空白間距帶鋼邊緣。 大量的工作已經(jīng)開展了對發(fā)展中國家空白的布局問題求解算法。材料利用率的主要目的是在優(yōu)化的空白布局。枚舉的方法已被證明是符合密切合作，以實際操作。在此方法中，不同的旋轉(zhuǎn)角度翻譯的距離將被枚舉，以及所有可能的根據(jù)數(shù)組類型的計劃將產(chǎn)生利用率，使約束，最好的計劃可以決定。為實現(xiàn)枚舉的方法，一些算法劃分（polygonise）總空白輪廓小線段;一些算法只需要劃分弧段小行而一些算法可以保持原線和弧段，整個布局優(yōu)化;有些算法需要翻譯第二個空白輪廓從水平一步原輪廓一步派生方向，而一些算法可以轉(zhuǎn)化的第二直接空白輪廓。這是很難選擇最佳的解決方案因為每個算法都有自己的優(yōu)點和缺點?？傊粋€枚舉方法的發(fā)展集中在四個問題： （1）是否需要將分散的空白輪廓？ （2）多步或1步布局內(nèi)的翻譯？ （3）如何消除精度和之間的沖突在優(yōu)化布局的效率？ （4）如何適用于實際生產(chǎn)的制約在系統(tǒng)的要求？ 3 系統(tǒng)優(yōu)化布局的發(fā)展 一個實用的空白布局優(yōu)化系統(tǒng)的開發(fā)本文已取得了改進算法布局一方面計算;另一方面，組合成系統(tǒng)的約束。這個系統(tǒng)是基于PC機，并使用AutoCAD的ObjectARX的工具箱和VISUAL C + +作為系統(tǒng)語言。 AutoCAD軟件被用來作為運行平臺?？傮w結構系統(tǒng)顯示圖3，詳細的解釋在下面的小節(jié)給出。 圖3空白的布局系統(tǒng)的總體結構 圖4插圖彎曲線的限制 集成接口，所謂的“空白版式設計向?qū)А?，可以提供給用戶方便地處理所有的空白布局相關的進程，因此，它很容易為用戶執(zhí)行模塊逐一達到最佳實際的空白布局，或者只是直接跳轉(zhuǎn)到指定的步驟。 3.1前處理 空白的布局前處理提供初始參數(shù)空白布局優(yōu)化和形狀，包括如下： 1 布局參數(shù)的初始輸入。這是用來提供所有為整個系統(tǒng)的初始參數(shù)，下面系統(tǒng)中的項目被認為是： （一）預先選定的布局模式。 9種布局模式被定義，它幾乎完全覆蓋1 行，2行，3行，多行常規(guī)布局一個空白。 （二）優(yōu)化的角度范圍。默認值是00 可以闡述附近180°與5°遞增;計算出的最優(yōu)方案。此外，其他的擬訂方法可以實現(xiàn)，如精心策劃特別如0°，30°，60°角。 （三）地帶的方向。這可以被定義為左→右或右→左根據(jù)實際制造要求。 （四）對加沙地帶的彎曲線的角度。該系統(tǒng)將過濾出藍圖，是不適合的彎曲要求。這樣就可以實現(xiàn)如下：如果目前的空白的旋轉(zhuǎn)角度是ANG1，和ANG2的是彎曲的線角，然后：ANG1+ ANG2應趴在45°-135°或225°-315°（法律領域），作為如圖 4。 （五）橋梁寬度（網(wǎng)）。這些措施包括高網(wǎng)格（其中部分）和邊緣網(wǎng)絡的一部分，帶邊緣之間。 （六）值帶鋼寬度和飼料間距限制。 2 毛坯形狀的過程。這主要包括毛坯形狀收購，檢驗（曲線是否是年底到年底連接）和抵消。困難在于抵銷技術空白的形狀，這是描述如下。 為了顧及音高網(wǎng)絡的約束，外輪廓的空白，將擴大一半（偏移）沿著正常的方向間距網(wǎng)頁。在空白的布局，將取代原來的空白，擴大輪廓;擴大的輪廓應該是切線互相確保最低之間的空白空間（如圖圖 5）。傳統(tǒng)的偏移算法是成熟的，許多商業(yè)的CAD平臺提供的“偏移”功能在API工具包，但對于一個凹的形狀，如果偏移距離超過一定值時，自相交發(fā)生，如圖 6。由于一些商業(yè)的CAD平臺在處理此類干擾問題，簡單方便的形狀抵消算法，尤其是空白的布局，提出了本文。在此基礎上算法是計算兩個向量之間的角度找出外部因素產(chǎn)生的偏移曲線。一詳細說明如下： 圖5 在布局網(wǎng)頁的過程圖 圖 6 自相交偏移形狀 （一）使用常規(guī)的偏移算法，獲得一個偏移曲線，擁有終端到終端節(jié)點。把偏移曲線成幾何一套SET0，SET0= {E01的，E02，，。 。 。，E0i。 。 ，EOn}。 e0i代表元素在SET0，并且可以直線，圓弧，圓圈。 （二）檢查是否在SET0抵消曲線自相交。其原理是為E0i ∈SET0，如果他們是相交或在非終點彼此相切，這意味著，發(fā)生自相交，然后記錄所有自相交點{PJ}，然后按流程步驟（c）及（D）。否則，終止程序。 （三）打破了偏移曲線。打破了所有的元素通過PJ，并創(chuàng)建一個幾何集SET1的沒有自我相交，符合SET1= {E1，E2。 。 。，EI。 。 ，恩}。為例如，在圖。 7，弧AB與直線CD相交，相交點為E，AB應打破到AE和EB，CD會應被分成CE和ED。因此，符合SET1= {。 。 ，AE，EB，BC，CE，ED。 。 。} （a） 初始狀態(tài) （b）處理自相交 圖7 插圖的自相交問題的解決方案 (4） 通過順時針方向從E1 SET1的，具有非常底部左邊的節(jié)點P1，并找到所有相關元素（EI）其中P1 SET1的是其開始/結束的節(jié)點。如果EI等于行，獲得載體Vec1從P1開始/結束這個EI的節(jié)點（Vec1始終是從P1以外）;如果EI等于弧，獲得vec1通過與切線方向P1中的弧方向。這種方式，矢量設置VECTOR1可以建立VECTOR1={Vec11，Vec12。 。 。，Vec1j。 。 ，vec1m}。定義為單位Vec0（初始參考向量）在X軸方向的矢量，并計算所有的角度EJ（EJ[0,2]）從Vec0 Vec1j在VECTOR1反時針方向。很明顯，EI與（EJ）MAX = EK是外輪廓（Vec1k相應矢量），復制此EI導致設置SET2，刪除從SET1的EI。的定義Vec0=ec1k。到在SET1的下一個元素，重復同樣的步驟直至返回到起始點。 SET2將最終結果。例如，在圖 7（b）項，如果已獲得曝光并復制到SET2，然后Vec0，Vec11定義圖中所示。很明顯，教育署與角度E3和Vec13應保持在SET2。 這已經(jīng)證明，從這個偏移曲線獲得算法適合空白布局優(yōu)化的要求。 3.2布局參數(shù)的計算 通過使用某些選擇算法最佳化的布局，保存每個計劃的結果，如利用參數(shù)，例如帶鋼寬度和板材間距，將相應的數(shù)據(jù)結構。1-step翻譯算法是一個傳統(tǒng)的列舉的方法，并已在某些系統(tǒng)中的應用。板材間距的計算是這種算法的基礎上。在過去，一個集群的水平和同等距離的線段相交偏移的形狀以計算最大的橫向長度，但它是很難控制的兩條水平線之間的距離。如果距離是計算板材間距過大，將是不正確的，使橋?qū)挷荒軡M足，如果距離太小了，它會涉及不必要的計算和timeconsumption的在布局中。在本文中，1-step算法的改進，解決了精度之間的沖突在布局過程中的計算效率。采取相反的2 - 行布局作為一個例子：因為在這里，其中旋轉(zhuǎn)角和U是抵消了兩個偏差形狀。首先，修復，然后再處理以下步驟： （1）定義：我是偏移的形狀，I0為相應的原來的形狀。在某一個a: 旋轉(zhuǎn)（對象：我，I0;角度：180°;中心：O型;結果：II“ II'0）; 翻譯（對象:II，II'0 X方向：左→右，X-距離： XI max+XI min; Y方向：從下到上; Y型的距離： 2YI min;結果：II，II'0）, 結果如圖8(a) （a） 布局步驟1 （b）布局步驟2，3和4 （c）布局第5步 圖8 插圖空白的布局過程 （2）翻譯一起II和IIO沿Y方向向上，并保持作為u的增量。 u可以描述為相對第二次空白的增量步升第一空白。當偏差是U（U=Y||min-Y| min,u[-y()，y()],y()=(y| max- y| min)),，在Y方向計算的極值在這一領域的所有元素I和II的橫向距離，被命名的PA（圖8（b））。此外，計算根據(jù)幾何條寬度W（在當前ü） I0和一起II0之間的關系，以及邊緣網(wǎng)絡。 （3）翻譯向右手方向II和一起II0（PA是代數(shù)值），并獲得第三和III0，這是位置在第二個形狀的布局圖（圖8（b））。 （4） 在I和III的Y方向，也聯(lián)鎖區(qū)計算所有元素的橫向距離的極值I和III在這方面，它被命名為P1。此外，我本身計算的橫向距離，被命名為P2的。設置飼料螺距P=（P1和P2）。 （5）復制第一步和翻譯由P的權利和獲得第四步，是的布局圖中的第三個形狀的位置（圖8（c））。計算目前ü利用率n。 根據(jù)上述步驟，并取得u在不同的角度，并采取最大值;然后遍歷在每個計算的角度記錄的最佳布局計劃。 該算法的主要特征進行了描述如下： （1）通過計算極值，獲得準確的板材間距兩種元素的橫向距離。這種方法可以線線，線弧和弧弧情況下得到解決。其主要思想是獲得創(chuàng)建一個板材間距通過線的節(jié)點或弧段的橫向線弧段的固定點。為弧弧情況（如圖9），關鍵的一點是計算駐點。例如xi,yi,ri(i=1,2)是坐標兩個弧段半徑，橫向之間的距離兩個弧是： 如果區(qū)（Y）=0，則Y型固定點的坐標將是： 圖9 弧元素之間的橫向距離 （2）由于一些變化，將采取從原來的地方偏移的形狀塑造，尤其是在非圓弧過渡的地方，它是難以安排原來的形狀準確時，產(chǎn)生一個布局圖和計算使用傳統(tǒng)算法的帶鋼寬度。在這算法的布局過程中，原來的形狀和原來的形狀之間的關系，以及偏移形狀將被記錄在一起，所以很方便創(chuàng)建布局圖，并準確地計算出帶鋼寬度。 3.3方案的選擇 本模塊的目的是為了實現(xiàn)操作方便和一個用戶界面友好。對于常規(guī)的布局，利用率與部分旋轉(zhuǎn)角度將創(chuàng)建圖表以幫助用戶選擇最佳方案。如限制最大/最小的進展，帶鋼寬度最大/最小和應充分考慮篩選出彎曲線的角度不滿意的可能性。在這個圖表中，不同的顏色可以是用來描述該計劃的屬性。后，用戶選擇有一定的計劃，可以顯示真正的布局圖比較可能的計劃很容易。 3.4空白布局參數(shù)的修改 一個空白的布局參數(shù)修改響應修改用戶的要求，整理后的空白布局設計。它會自動計算出相應的參數(shù)并刷新布局圖。在發(fā)展過程中，是十分重要的定義修改方法這兩者都是很容易實現(xiàn)由開發(fā)商到可接受給用戶。在此模塊中定義了以下功能： （a）修改前 （b）修改后 圖10 布局間距修改 （1）計劃重新選擇。從計劃列表中選擇另一個計劃。 （2）改變板材尺寸。在同一行的空白改變相鄰的距離。在對面1行的變化在實現(xiàn)復雜，如圖10。關鍵點是要找到適當?shù)奈恢?，以保持空白II幾乎在空白的第一和第三的最小距離法線方向后從Pitch1到Pitch2的變化。這里的“二元分割法”是用來翻譯II到左邊或右邊，直到dist1'–dist2'（定義根據(jù)板材的間距）。 （3）更改帶鋼寬度。該函數(shù)將不會改變立場在不同的行之間的空白，但變化頂端和底網(wǎng)，即： new_top_web=old_top_web+0.5*(new_width-old_width) new_bot_web=old_bot_web+0.5*(new_width-old_width) （4）改變網(wǎng)格?？梢孕薷牡捻敳亢偷撞康木W(wǎng)頁分開，以及相應的帶鋼寬度計算。 （5）更改偏差距。 “偏差的距離”表達的相對距離的兩個相鄰的空白?！暗亩x進行了簡要解釋如下：如果origin1和origin2是第一和第二的幾何中心在布局圖的空白，構建一個載體，從origin1到origin2，那么它的水平和垂直投影軸將被定義為偏差距離X12和Y12，即： X12的= origin2[X] - origin1[X] Y12= origin2的[Y] - origin1的[Y] 可以修改的相對距離的兩個相鄰的空白，也就是說，兩個相鄰的空白位置可以，右移動離開，同比增長或下降變化X12Y12 自由。 4 結論 該系統(tǒng),經(jīng)歷了一些實際測試,進行了論證一個可接受的性能在處理問題相關零件的排樣優(yōu)化。 （1）一個空白的布局實用的優(yōu)化系統(tǒng)，不僅布局合理的算法，但也實用制造需求和用戶操作應充分考慮。 （2）提出了一個空白的形狀，以抵銷新算法這可以解決偏移的自相交問題形狀，滿足前處理的要求空白的布局。一種改進的布局算法可以得出準確地計算極值橫向的飼料間距兩個幾何元素的距離，消除在布局的精度和效率之間的沖突優(yōu)化。 （3）一套完整的計劃，選擇和修改機制本文中所描述的空白布局是一個使系統(tǒng)更加實用的重要一步。 鳴謝 非常感謝陸先生和阮先生對本文研究做出的貢獻！ ?? References 1. W. W. Chow, “Nesting of a single shape on a strip”, International Journal of Production Research, 17(4), pp. 305–322, 1979. 2. M. Adamowicz and A. Albano, “Nesting of two-dimensional shapes in rectangular modules”, Computer-Aided Design, 8(1), pp. 27–33, 1976. 3. D. Dori and M. Ben-Bassat, “Efficient nesting of congruent convex figures”, Communications of the ACM, 27(3), pp. 228–235, 1984. 4. W. Qu and J. L. Sanders, “A nesting algorithm for irregular parts and factors affecting trim losses”, International Journal of Production Research, 25(3), pp. 381–397, 1987. 5. C. H. Dagli and M. Y. Tatoglu, “An approach to two-dimensional cutting stock problems”, International Journal of Production Research, 25(2), pp. 175–190, 1987. 6. A. Y. C. Nee, “A heuristic algorithm for optimum layout of metal stamping blanks”, Annals CIRP, 33, pp. 317–320, 1984. 7. A. Y. C. Nee, “PC-based computer aids in sheet-metal working”, Journal of Mechanical Working Technology, 19, pp. 11–21, 1989. 8. A. Y. C. Nee and K. Y. Foong, “Some considerations in the design and automatic staging of progressive dies”, International Journal of Materials Processing Technology, 29, pp. 147–158, 1992. 9. H. S. Ismail and K. K. B. Hon, “New approaches for the nesting of two-dimensional shapes for press tool design”, International Journal of Production Research, 30(4), pp. 825–837, 1992. 10. Z -C. Lin and C -Y. Hsu, “An investigation of an expert system for shearing cut progressive die design”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 11, pp. 1–11, 1996. 11. C. H. Tang and S. Rajesham, “Computer aided nesting in sheet metal for pressworking operations involving bending”, Journal of Materials Processing Technology, 44, pp. 319–326, 1994. 12. R. Singh and G. S. Sekhon, “A computerized diagraph and matrix approach for evaluation of metal stamping layouts”, Journal of Materials Processing Technology, 59, pp. 285–293, 1996. 13. B. T. Cheok and K. Y. Foong, “An intelligent planning aid for the design of progressive dies”, Proceedings Institution of Mechanical Engineers, Part B, Journal of Engineering Manufacture, 210, pp. 25–35, 1996. 14. J. C. Choi, B. M. Kim, H. Y. Cho, et al. “An integrated CAD system for the blanking of irregular-shaped sheet metal products”, Journal of Materials Processing Technology, 83, pp. 84–97, 1998.