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摘 要：毛坯優(yōu)化排樣是沖壓工藝數(shù)字化設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，針對(duì)優(yōu)化排樣設(shè)計(jì)中的各種工程約束，提出了一種新的求解算法－改進(jìn)的包絡(luò)矩形法，避免了圖形加密、等距放大技術(shù)帶來的計(jì)算精度和計(jì)算效率不高的問題，可以完成單排、雙排、多排等優(yōu)化排樣方式，在排樣方案修改中可通過對(duì)步距進(jìn)行修改實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排樣較難解決的嵌套排樣問題。提出了在I-DEAS軟件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)毛坯優(yōu)化排樣系統(tǒng)的總體框架，本系統(tǒng)經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：沖壓；優(yōu)化；毛坯排樣
    中圖分類號(hào)：TG385.2
    1前言 在沖壓零件的成本中，材料的費(fèi)用占有相當(dāng)?shù)谋戎兀ㄆ胀�沖壓占60％－80％，多工位級(jí)進(jìn)模依靠高產(chǎn)降低成本，但材料仍占相當(dāng)比重），提高材料利用率是降低沖壓零件成本的重要途徑，而材料利用率的高低主要取決于沖壓零件的排樣。同時(shí)毛坯排樣的結(jié)果又是后續(xù)的工步排樣以及凹模、卸料板等模具零件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此毛坯排樣是沖模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。由于工件在條料上的排布方式多種多樣，工件幾何形狀復(fù)雜多樣，僅僅憑借設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行排樣幾乎不可能得到最佳的材料利用率。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多學(xué)者對(duì)毛坯排樣優(yōu)化算法與系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)行了研究，提出了加密點(diǎn)逐步移動(dòng)判定法^[1,2]、水平平行線分割法^[3]、頂點(diǎn)算法^[4]、高度函數(shù)法^[5]、包絡(luò)矩形法^[6]等各種算法，但這些算法在具體實(shí)施過程中會(huì)出現(xiàn)一些問題，如圖形加密易導(dǎo)致排樣圖形與原圖形之間產(chǎn)生差異而使計(jì)算精度降低，逐步平移具有盲目性且計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，采用等距放大技術(shù)存在自身自交干涉等問題。本系統(tǒng)吸取以往各種排樣優(yōu)化算法的精華的同時(shí)，提出了一種全新的、可適用于任意圖形的算法－改進(jìn)的包絡(luò)矩形法，克服了上述算法的缺陷，并且大大提高了排樣的計(jì)算效率。
    2毛坯排樣數(shù)學(xué)模型的建立
     在實(shí)際沖壓中，可能有各種類型的排樣方式，如圖1所示，其中箭頭代表毛坯。毛坯排樣模塊應(yīng)能處理各種類型的排樣，如單排、雙排、3排、多排等，對(duì)于設(shè)計(jì)者最關(guān)系的材料利用率，可用數(shù)學(xué)由圖2所示的參數(shù)和決定^[7]。α是毛坯圖形的旋轉(zhuǎn)角度，∈[0，]；β()為毛坯在旋轉(zhuǎn)角度時(shí)的垂直方向高度；是兩相鄰毛坯圖形在垂直方向上的相對(duì)錯(cuò)移量，其約束范圍隨排樣類型的不同而異：普通單排時(shí)， = 0；對(duì)頭單排時(shí)，