人造板材鋸切排樣算法及數(shù)控程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、人造板鋸切優(yōu)化排樣和排樣方案數(shù)控程序的生成對(duì)提高我國(guó)板式家具制造業(yè)中人造板材鋸切排樣加工的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。為解決現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)排樣系統(tǒng)基于整體套排思路而生成的排樣方案使裁板鋸在工作過(guò)程中鋸路變化繁瑣、降低切割效率的問(wèn)題，本文在中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)資金“人造板優(yōu)化排樣關(guān)鍵技術(shù)研究示范”的資助下，以人造板材鋸切矩形零件優(yōu)化排樣為例，研究鋸切排樣優(yōu)化算法及數(shù)控程序接口文件。<

2、br>　　(1)人造板材鋸切排樣數(shù)學(xué)建模及遺傳算法實(shí)現(xiàn)的探索試驗(yàn)研究。根據(jù)板式家具鋸切排樣的生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)以面積為決定因素的分組降維啟發(fā)式規(guī)則，將大規(guī)模矩形零件的排樣轉(zhuǎn)化為每組不大于3種零件的組內(nèi)排樣和組間順序承接問(wèn)題;建立鋸切排樣數(shù)學(xué)模型，從而將組內(nèi)矩形零件的排樣方案轉(zhuǎn)化為5個(gè)設(shè)計(jì)變量的解，即基材板上每種零件的橫排行數(shù)、豎排行數(shù)、橫排時(shí)每行零件數(shù)、豎排時(shí)每行零件數(shù)和排放方式;采用內(nèi)點(diǎn)法和外點(diǎn)法相結(jié)合的懲罰函數(shù)方法處理約束條件，并構(gòu)建二

3、進(jìn)制編碼的遺傳算法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解;通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證方法的可行性，分析數(shù)學(xué)模型和算法的改進(jìn)空間。
　　(2)鋸切排樣數(shù)學(xué)模型和求解算法的優(yōu)化試驗(yàn)研究。提出人造板材鋸切排樣問(wèn)題求解的兩種改進(jìn)思路。其一是面向基材板的數(shù)學(xué)模型，利用4個(gè)參數(shù)描述組內(nèi)矩形零件的排樣方案，即基材板需求量;每張基材板所排行數(shù);每一行上每種零件的排樣個(gè)數(shù)和排樣方式。經(jīng)參數(shù)編碼分析該模型遺傳算法實(shí)現(xiàn)的可行性。其二是面向零件的排樣模型，制定基于配合尺寸的分組降維啟發(fā)式

4、規(guī)則，并建立面向零件的鋸切排樣數(shù)學(xué)模型，統(tǒng)一考慮本組內(nèi)所有零件，通過(guò)4個(gè)參數(shù)描述排樣方案，即第幾個(gè)零件排樣在第幾張基材板的第幾行和排放方式。分析該模型遺傳算法的整數(shù)編碼方式、約束條件處理方法，并設(shè)計(jì)懲罰因子自適應(yīng)算法，實(shí)例驗(yàn)證該方法的可行性。
　　(3)人造板材鋸切排樣方案與數(shù)控裁板鋸的數(shù)控程序接口文件研究。分析DXF文件寫(xiě)入和讀取以及NC代碼生成方法。為完成DXF文件寫(xiě)入和讀取，首先研究DXF文件結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)段的編碼技術(shù);然后以面

5、向零件的鋸切排樣數(shù)學(xué)模型及其遺傳求解為對(duì)象，針對(duì)具體實(shí)例分析排樣參數(shù)矩陣與優(yōu)化多段線（LWPOLYLINE）圖元頂點(diǎn)坐標(biāo)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并研究頂點(diǎn)坐標(biāo)值的計(jì)算方法;進(jìn)一步完成MATLAB下鋸切排樣方案的DXF文件寫(xiě)入;最后使用VC＃讀取DXF文件代碼對(duì)，并分析DXF文件打開(kāi)、數(shù)據(jù)讀取和圖形繪制方法，從而實(shí)現(xiàn)排樣方案的圖形可視化。以DXF文件建立和讀取為基礎(chǔ)，研究NC代碼生成方法。首先分析人造板材數(shù)控鋸切NC代碼結(jié)構(gòu)及格式;然后從刀具路徑設(shè)

6、計(jì)和計(jì)算、定位基準(zhǔn)選擇、工序劃分和切削用量的確定等四個(gè)角度分析人造板材數(shù)控鋸切加工工藝;最后，詳細(xì)分析NC代碼生成方法和流程，設(shè)計(jì)NC代碼生成器并佐以實(shí)例。
　　(4)采用可視化的面向?qū)ο蠓椒ǎ贛ATLAB和VC?；旌暇幊淘O(shè)計(jì)人造板材鋸切排樣和數(shù)控程序接口系統(tǒng)。構(gòu)建系統(tǒng)總體功能框架并劃分系統(tǒng)的基本功能，包括信息輸入、求解和運(yùn)算以及輸出和結(jié)果顯示。分析各基本功能模塊的具體實(shí)現(xiàn)方法，建立手動(dòng)排樣、系統(tǒng)初始化界面和幫助系統(tǒng)。

7、　　(5)鋸切排樣及數(shù)控程序接口系統(tǒng)應(yīng)用檢測(cè)。采用兩種板式家具排樣數(shù)據(jù)對(duì)人造板材鋸切優(yōu)化排樣算法的良好性能以及排樣和數(shù)控程序接口系統(tǒng)的可行性進(jìn)行試驗(yàn)。檢測(cè)系統(tǒng)接收排樣參數(shù)信息、運(yùn)算求解及包括排樣方案生成和可視化、接口文件生成等功能實(shí)現(xiàn)上的性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有比較穩(wěn)定的工作性能，可適應(yīng)板式家具備料工段的優(yōu)化排樣要求。
　　本文針對(duì)大規(guī)模人造板材矩形零件鋸切優(yōu)化排樣問(wèn)題，首次提出了基于配合尺寸的分組降維啟發(fā)式規(guī)則，并建立了面