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飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究

作　者: 罗婷婷
导　师: 谢友宝
学　校: 南昌航空大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 飞机钣金零件数控下料加工优化排样遗传算法 AntoCAD
分类号: TP391.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 37次
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内容摘要

钣金零件是飞机的主要组成部分,在飞机制造过程中,钣金零件的生产消耗大量的金属板材,叠板套裁下料是针对飞机钣金零件制造的一种工艺,所以选择好的下料排样方法对提高板材的利用率至关重要。排样系统利用计算机辅助优化排样技术,将一系列形状各异的钣金零件排放在给定的原材料板上,找出零件的最优排布,尽量提高原材料的利用率。由于本系统是面向数控机床的下料,所以将优化下料技术同数控技术相结合,开发面向数控下料加工的优化下料系统,在提高材料利用率的同时还能提高数控下料的加工效率。传统钣金零件排样工作都是人工依靠经验进行排样,下料时间长且经济效益不理想。本文研究的飞机钣金零件叠板套裁自动排样系统以混合遗传算法为基础,借助AutoCAD的二次开发工具ObjectARX,开发了用于解决钣金零件数控排样问题的下料系统。主要的研究工作如下：(1)分析了二维零件排样的数学模型并比较了各种常用算法的特点,最终选择了遗传算法和模拟退火算法相结合的混合算法作为本系统的排样算法,该算法克服了遗传算法的早熟收敛、局部搜索能力差和后期收敛速度慢等问题,利用模拟退火算法的优点提高了排样效率。(2)研究了系统涉及的部分关键技术。分析了基于ObjectARX的AutoCAD二次开发技术,结合对AutoCAD图形数据库结构及数据库软件技术的分析,建立了数字化钣金零件和数字化样板零件数据库；研究了在AutoCAD环境中的板材下料数控仿真技术,实现了数控下料的模拟仿真。(3)根据企业生产的需求,提出了飞机钣金叠板套裁的具体排样方案,在方案中对系统的总体结构和功能结果进行了设计,最后对各个功能模块进行了详细设计并给出了运行实例分析。本文设计的排样系统具有良好的交互性和实用性,使用该软件只需要具备基本的AutoCAD操作能力。实例证明该系统对于减少原材料浪费,提高企业的经济效益有着重要的理论意义和现实意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外数控技术发展现状  10-11
  1.3 板材优化下料技术的研究现状  11-16
    1.3.1 规则矩形件优化排样技术研究现状  13-15
    1.3.2 异形件优化排样技术研究现状  15-16
  1.4 板材优化排样技术的发展趋势  16-18
  1.5 本文研究的主要内容  18-19
第2章排样问题的数学模型及算法理论  19-37
  2.1 排样问题的数学模型  19-20
    2.1.1 排样模型简化和优化目标  19
    2.1.2 数学模型  19-20
  2.2 常用排样算法  20-23
  2.3 遗传算法概述  23-25
    2.3.1 遗传算法求解过程  23-24
    2.3.2 遗传算法特点  24-25
  2.4 模拟退火算法  25-27
  2.5 混合遗传算法  27-36
    2.5.1 零件的预处理  27-30
    2.5.2 初始化遗传种群  30-33
    2.5.3 遗传退火操作  33-36
  2.6 小结  36-37
第3章系统相关技术研究  37-47
  3.1 AUTOCAD简介  37-40
    3.1.1 AutoCAD开发概述  37-39
    3.1.2 AutoCAD数据库  39-40
  3.2 OBJECTARX概述  40-43
    3.2.1 ObjectARX开发环境  41-42
    3.2.2 ObjectARX类库  42-43
  3.3 数据库软件技术  43-45
  3.4 下料数控仿真技术  45-46
  3.5 小结  46-47
第4章排样系统方案设计与实现  47-78
  4.1 系统简述  47-50
    4.1.1 系统总体结构  47-48
    4.1.2 系统功能结构  48-49
    4.1.3 系统软件开发环境设置  49-50
  4.2 系统数据库详细设计  50-58
    4.2.1 数据输入输出项  50-52
    4.2.2 程序算法  52-53
    4.2.3 数据库接口设计  53-55
    4.2.4 数据表设计  55-58
  4.3 数据信息处理  58-59
  4.4 自动排样详细设计  59-67
    4.4.1 程序及算法的流程设计  59-62
    4.4.2 数据信息输入与输出  62-63
    4.4.3 主要数据结构  63-64
    4.4.4 排样过程主要程序  64-67
  4.5 系统窗口设计  67-72
    4.5.1 定制菜单  67-68
    4.5.2 定制对话框和控件  68-72
  4.6 数控仿真的实现  72-75
  4.7 排样运行实例  75-77
  4.8 小结  77-78
第5章总结与展望  78-80
  5.1 工作总结  78
  5.2 工作展望  78-80
参考文献  80-83
攻读硕士学位期间发表的学术论文及参加科研情况  83-84
致谢  84-85

飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究

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