复杂钢结构件切割的高效排料技术及装备研究-机械工程专业论文.docxVIP

上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学硕士学位论文 ABS ABSTRACT 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 复杂钢结构件切割的高效排料技术及装备研究 摘 要 绿色制造和节能减排已经成为制造业的重点发展方向之一。复杂 钢结构作为一种常见的结构，其中大量的不规则零件制约了其制造效 率。二维排样技术作为不规则钢结构制造中最常用、最关键的技术， 其研究具有重要的实际价值及经济价值，一直是学术界和工业界的重 要研究领域。本文进行了二维排料技术研究，并提出了一种可以改进 大型钢板切割机器的球心枪摆机构，主要工作体现在： 本文设计排料软件系统框架及排料算法，并对排料问题细节部分 作出相应的处理和规定。文章首先确定了系统的四大模块，并对零件 的数据结构、位置判断及重叠判断进行了分析。其次针对零件的特点 对排料问题设计了初始排料方案，后对零件的排序方式进行了优化， 并再次证明其可行性，将两结果进行对比。 本文设计切割路径优化算法。文章对切割路径优化问题做了具体 分析，在切割起点的选取上，选择容易进行引入引出线操作的特征点 作为切割起点，并将零件最短切割路径问题转化为旅行商问题进行计 算，利用贪心遗传算法优化。 本文在三自由度平板切割的基础上，添加了二自由度球心枪摆机 构，构成了五自由度等离子切割机器人切割方案。文章创新性的设计 了可以避免由于高度产生碰撞的二自由度球心枪摆机构，并对其进行 详细设计，后进行了平板切割软件介绍。 本文在上述工作基础上，开发出了基于 AutoCAD 2004 的可视化 人机交互界面，最后总结了整套系统的优缺点，并对未来做了展望。 关键词：排料算法、切割路径优化算法、遗传算法、球心枪摆机构 I COMPLEX IRREGULAR STEEL PARTS EFFICIENCY NESTING TECHNOLOGY AND EQUIPMENT RESEARCH ABSTRACT Green manufacturing and energy-saving technology has become one of the key issues of the manufacturing industry. The manufacturing of huge amount of steel parts in complex steel structure constraints its efficiency. And as the most common and critical technology of the manufacturing, the research of two-dimensional nesting technology has great practical value and economic value, and it has been becoming the important research focus in academia and industry. This paper has studied the research of nesting technology and proposed a two-dimensional spherical cutting torch clamping mechanism which can improve the large-steel cutting machine. The main work is: This paper designs the frames of the nesting software system and the nesting algorithm, and deals with the details on the nesting problem. The paper firstly identifies four big modules of the system, and analyzes the data structure of the parts and overlapping parts. According to the parts of the characteristics of the nesting problem, the paper designs the initial nesting scheme, and optimizes the parts sorting method, lastly compares two results. This paper designs the cutting path algori