基于蚁群算法的激光切割工艺路径优化

切割工艺路径规划是影响钣金激光切割效率的关键问题之一,钣金件的激光切割工艺路径优化问题可以转化为带有约束条件的广义旅行商问题(GTSP)。为了保证钣金激光切割质量、提高切割效率,在进行切割路径规划时必须满足顺着切、不跨区域切割、走空程时尽量不经过已切割区域等工艺要求。建立了以上述工艺要求为约束、以空行程最短为目标的优化模型。在算法设计与实现上,首先通过建立零件信息的预处理机制进行工艺约束处理,然后运用蚁群算法进行模型求解,最后通过实际算例证明了该方法的有效性,即能够在满足工艺约束的前提下获得较优的切割路径。     

考虑桥连接的钣金切割件加工路径优化方法

针对包含桥连接的钣金切割件加工路径问题，提出基于旅行商问题模型的钣金件切割路径优化方法，并确定了该方法下桥连接的定位。此方法针对钣金排样图，将轮廓基于图元特征拆分成N_i段子轮廓段加工图元，以遍历所有子轮廓段为目标规划切割路径，采用改进的蚁群算法获得包含桥连接定位点的切割路径，最后依据桥连接定位点确定全体桥连接位置。对排样好的钣金切割件进行仿真验证，并将含桥连接的传统广义旅行商问题切割方法与相关文献方法进行对比，表明了该方法能够有效地减少切割空程路径及切割过程中的启停次数，提高了加工效率。     

激光切割工艺路径的双染色体遗传算法优化

为了减小激光切割板材的空行路程和激光加工引起的板材升温,提出了基于双染色体遗传算法的切割路径规划方法。给出了轮廓特征点的选择方法,对轮廓间路径规划问题进行了数学描述,并建立了切割路径规划的多目标函数。针对切割起点确定和切割路径规划的联合求解问题,设计了双染色体编码方式,从而提出了双染色体遗传算法。该算法针对激光切割路径规划的特殊性,对交叉操作和变异操作进行了适应性设计,并给出了双染色体遗传算法对激光切割路径的规划流程。在10 m×5 m排样板材上进行路径规划验证,厂家CAM软件规划路径的空行路程为54.78 m,双染色体遗传算法规划路径的空行路程为39.65 m,比CAM软件规划的结果减少了27.62%;厂家CAM软件规划路径切割的板材的最高温度为252.67℃,双染色体遗传算法规划路径加工时的最高温度为152.23℃,比CAM软件规划路径的最高温度减少了39.75%。以上数据证明了双染色体遗传算法在激光切割路径规划中的优越性。     

激光快速成型矩形分区扫描算法的实现

将图形显示中的裁剪算法引入到激光快速成型分区扫描中,利用其算法原理,实现了对复杂截面轮廓的矩形分区扫描.介绍了该分区扫描算法的总体思路;论述了对成型件的截面轮廓进行矩形分区的方法、步骤和关键技术.该算法具有算法简单,易于规划且加工效率高等优点.     

用于型钢切割的机器人离线编程路径规划

造船行业需要用到大量的型钢,针对实现型钢的自动切割与划线问题,对机器人离线编程技术进行了研究,开发了用于型钢切割的机器人离线编程系统,实现型钢切割的自动化.重点对型钢切割机器人离线编程中的路径规划进行深入研究,开发了坡口切割特征建模的路径偏置和路径求交算法,分别完成了扁钢和角钢切割的仿真和坡口切割试验.结果表明,切割路径规划算法能够完成型钢坡口切割和过棱切割,坡口角度的最大误差小于1°,切割过程平稳,能够满足实际型钢切割的要求.     

实时功率控制在激光切割机的应用研究

利用光纤激光切割机进行板材切割的时候拐角处常有过烧的现象,这是由于激光切割尖角时,长时间加热带来热量积聚所造成的,为克服该缺点,本系统基于速度控制的激光功率控制,可有效降低烧角现象。实现结果表明该方法可以有效的提高零件的切割质量。     

基于复合路径的连续纤维熔丝挤出成形轨迹优化研究

轨迹规划技术在复合材料熔丝挤出成形中非常关键,合理的轨迹可以提高增材制造成形零件的表面质量和强度。针对复合材料熔丝挤出成形的特点,结合多种路径规划算法,提出一种复合路径填充算法。引入NURBS曲线生成轮廓偏置路径,以保持切片轮廓的精度;在切片层的内部区域生成Zigzag填充路径,并在路径转折处进行圆弧优化,减少了约85%空行程,提高了成形效率;然后,基于生成的路径构建时间分析数学模型,以提前对整个制造过程所需的总体时间进行预估及分析,达到对制造过程的前馈控制;最后,使用复合路径填充算法对典型结构体进行模拟制造,相较传统算法减少了28.3%~36.2%制造时间,提高了制造效率。     

基于复杂地形的四足机器人路径规划算法研究

针对四足机器人在复杂环境中摆动腿路径点规划不准确的问题,提出一种基于摆动腿路径规划的样条优化算法。该算法运用零力矩点（ZMP）稳定性准则,在对机器人COG轨迹进行规划的基础上,对机器人摆动腿足端轨迹路径点进行优化计算,并利用ADAMS建立其仿真模型用于计算机仿真。结果表明：该算法不仅能保证四足机器人安全避障,且能实现在复杂地形条件下平稳行走,验证了该算法的准确性和鲁棒性。     

基于DXF文件的低速走丝线切割加工自动编程系统的开发

通过分析DXF的文件结构,利用Visual C 6.0提取出零件轮廓信息,结合用户输入的加工参数实现低速走丝线切割加工的自动编程,自动生成符合低速走丝线切割加工系统代码格式的数控程序.采用该接口软件极大地方便了低速走丝线切割机的加工.     

气焊及切割工艺与设备

20095233 基于人工势场法的管件切割路径规划／秦福焱…／／电焊机．-2009,39（4）：39～41 大型船厂对管件的切割焊接中,采用机械臂的自动切割、焊接及其编程规划问题是亟待解决的问题。阐述了基于人工势场的割枪切割管件的运动路径规划方法。在切割路径规划中,定义引力函数和斥力函数,通过．MATLAB科学计算程序实现了所提出规划算法,并应用于Kuka机器人。     

矿用链轮链窝电弧增材制造路径规划

针对曲率较大的链窝表面的增材制造,提出了曲面分层的方案。对即将增材的区域进行分层设计和施焊路径规划,得到的路径点平滑连续,能够很好地适应链窝曲面。结果表明,施焊时机器人各轴运动平缓,焊枪行走平稳,不存在速度突变。堆敷层表面均匀平整,与链窝曲面吻合度高,边缘焊道与周围轮廓相适应好,未出现缺肉及超出轮廓边缘的情况,表明路径规划算法能较好地适用于链窝曲面增材制造过程。     

电火花线切割拐角加工切割轨迹的仿真计算与数控轨迹的规划方法

提出了一种新的生成切割轨迹的方式,并对该方式进行了切割轨迹的仿真计算.对应用该方式生成的切割轨迹进行了分析研究,并根据其特点提出了使用较小拐角的直线段作为切割较大拐角的过渡段的直线段数控轨迹规划方法.应用该方法实现了对锐角、直角以及钝角的数控轨迹规划方式的设计,并编写出计算程序.     

激光正余弦扫描过程中板材的变形行为

板材激光热应力成形是一种利用激光成形工件的柔性成形技术.对于不同的激光扫描轨迹,板材所产生的变形行为是不同的.研究激光成形过程中板材变形与扫描轨迹之间的关系对该技术的应用尤为重要.直线、正弦线和余弦线是三种典型的扫描轨迹规划.本文以板材激光单次扫描成形过程为研究对象,对激光三种扫描轨迹下板材的变形行为进行了有限元模拟,并对模拟结果进行了分析.     

Finite element modeling of segmental chip formation in high-speed orthogonal cutting

An explicit, Lagrangian, elastic-plastic, finite element code has been modified to accommodate chip separation, segmentation, and interaction in modeling of continuous and segmented chip formation in highspeed orthogonal metal cutting process. A fracture algorithm has been implemented that simulates the separation of the chip from the workpiece and the simultaneous breakage of the chip into multiple segments. The path of chip separation and breakage is not assigned in advance but rather is controlled by the state of stress and strain induced by tool penetration. A special contact algorithm has been developed that automatically updates newly created surfaces as a result of chip separation and breakage and flags them as contact surfaces. This allows for simulation of contact between tool and newly created surfaces as well as contact between simulated chip segments. The work material is modeled as elastic/perfectly plastic, and the entire cutting process from initial tool workpiece contact to final separation of chip from workpiece is simulated. In this paper, the results of the numerical simulation of continuous and segmented chip formation in orthogonal metal cutting of material are presented in the form of chip geometry, stress, and strain contours in the critical regions.     

基于栅格法的桥式起重机路径规划技术研究

原有的桥式起重机路径规划算法完全仿照智能机器人路径规划的方法,得到的最优路径在实际应用中不能满足人们的需求,自动转载消耗的时间比人工手动转载还要长。在分析桥式起重机运行系统的特点后,通过栅格法限制最优路径的转角角度,同时将路径的拐点数转换为长度,最终得到了用时最短的最优路径。通过仿真和实验,并与原有的方法相比较,证明了改进的算法能够在路径规划环节提高桥式起重机自动转载的效率。     

基于应变路径的复杂汽车结构件多工位级进模精确刃口线优化

复杂汽车结构件多工位级进模具有工位多、结构复杂、工位关联性强的特点,其冲裁工位刃口线受成形工位的影响,刃口线的预测精度低。基于此,提出一种基于应变路径的精确刃口线优化方法。采用有限元逆算法对零件分步展开,获得板料的初始轮廓线;基于真实压力机参数、精细化模面和真实工艺参数,对条料进行全工序精细化数值模拟。将板料初始网格的边界节点基于B样曲线拟合,提取成形前后边界节点的应变及其路径。以设计零件的产品边界为目标,建立精确刃口线优化的目标函数,通过调整B样条曲线,对轮廓线进行迭代优化。实例表明,该优化方法可有效提高复杂多工位级进模刃口线优化的精度和效率。     

Development of freeform grinding methods for complex drill flank surfaces and cutting edge contours

This paper details the development of an innovative freeform grinding method that enables the generation of complex drill flank surfaces and cutting edge contours that are non-quadratic model based. This method allows a direct and independent design of drill cutting angle distributions—normal rake angle (γ_n) and relief angle (α_f). Mathematical formulations were first developed for γ_n and α_f in terms of drill geometric parameters such as helix angle, flute contour, and cutting edge contour. The developed freeform grinding methods enhance the flexibility of the grinding process by enabling the production of drills with convex and concave flank surfaces and complex cutting edge contours with standard wheel sets, eliminating the need to manufacture specially designed form grinding wheels.     

气割工艺分析

对切割氧气压力、切割速度及倾角、割嘴与割件距离等对切口表面的质量的影响因素进行了分析,并提出改进质量的措施。