專(zhuān)利名稱(chēng)：一種沖裁排樣優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種在沖壓成形中用于沖裁工藝的沖裁排樣優(yōu)化方法， 屬于沖裁排樣優(yōu)化方法的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
自然界實(shí)際存在的形式是經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的自適應(yīng)過(guò)程一一演化過(guò)程而 獲得的。將這種演化規(guī)律和存在形式抽象化后可以產(chǎn)生某些優(yōu)化計(jì)算 方法，并能應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)中一些實(shí)際問(wèn)題的求解。如遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)方法、模擬退火算法、粒子群算法、競(jìng)選算法等就是模擬現(xiàn)實(shí)世界 中的自然現(xiàn)象或其演化規(guī)律，其中一些算法在實(shí)際中已有大量研究和 應(yīng)用，這些優(yōu)化算法各有特點(diǎn)和適用范圍。
分布的物質(zhì)在引力場(chǎng)中受引力的作用會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的 時(shí)間逐步收縮到引力極值點(diǎn)。這是自然界中的一種典型物理現(xiàn)象，對(duì) 這種物理現(xiàn)象進(jìn)行抽象可以建立一種模擬引力收縮的演化算法，該方 法可以用于一些實(shí)際優(yōu)化問(wèn)題的求解。
在沖壓成形中，材料費(fèi)約占到零件總成本的60%~80%，提高材料 的利用率率是沖裁工藝中 一個(gè)非常重要的問(wèn)題。材料利用率的高低主 要取決于排樣方案的優(yōu)劣，不同的排樣方案對(duì)沖壓加工的材料利用率 有重要影響，因此，排樣是沖壓生產(chǎn)中一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)沖裁排樣進(jìn)行了深入研究，提出了如 動(dòng)畫(huà)尋優(yōu)法、平行線分割一步平移法、圖形區(qū)域法、類(lèi)多邊形頂點(diǎn)算 法等優(yōu)化算法，也有將模擬退火、遺傳算法等演化方法應(yīng)用于沖裁排 樣優(yōu)化，這些方法各有利弊和對(duì)沖裁零件的適用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供 一種根據(jù)普通單排、普通
雙排、對(duì)頭單排、對(duì)頭雙排等4種不同的排樣形式，釆用模擬引力收 縮的演化算法實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁排樣方案的優(yōu)化的沖裁排樣優(yōu)化方法。
本發(fā)明的原理框圖如圖1所示，本發(fā)明的沖裁排樣優(yōu)化方法，其 包括有如下步驟
1) 根據(jù)沖裁零件和排樣形式建立數(shù)學(xué)模型，確定排樣優(yōu)化目標(biāo)函 數(shù)和優(yōu)化參數(shù)求解域，以目標(biāo)函數(shù)值作為求解域內(nèi)的質(zhì)量分布建立一 個(gè)對(duì)應(yīng)的引力場(chǎng)；
2) 在求解域內(nèi)隨機(jī)選取若千點(diǎn)，各點(diǎn)的坐標(biāo)為排樣參數(shù)；
3) 將各選定點(diǎn)的初始速度和加速度設(shè)為0值；
4 )根據(jù)求解域和目標(biāo)函數(shù)設(shè)定演化計(jì)算的時(shí)間間隔dt;
5) 計(jì)算各選定點(diǎn)的總引力大?。?br> 6) 根據(jù)所受引力大小，確定各選定點(diǎn)的加速度，并計(jì)算其速度、 位移及新的坐標(biāo)位置;
7) 計(jì)算坐標(biāo)位置更新后各選定點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值以及目標(biāo)函數(shù)值最 大點(diǎn)的坐標(biāo)位置；
8) 判斷目標(biāo)函數(shù)最大值和該點(diǎn)的坐標(biāo)是否在連續(xù)若干時(shí)間間隔內(nèi)保持在計(jì)算精度范圍內(nèi)，如是，則獲得最優(yōu)排樣方案及排樣參數(shù)；
9)如否，則返回步驟5)，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)演化計(jì)算過(guò)程，直到獲
得最優(yōu)解。
上述目標(biāo)函數(shù)值為材料利用率，各點(diǎn)的坐標(biāo)為排樣參數(shù)，目標(biāo)函數(shù) 值最大點(diǎn)的坐標(biāo)為優(yōu)化排樣方案的排樣參數(shù)。 上述步驟1)以沖裁排樣的目標(biāo)函數(shù)值作為求解域內(nèi)的質(zhì)量分布建
立一個(gè)對(duì)應(yīng)的引力場(chǎng)；
上述步驟5)計(jì)算各選定點(diǎn)的總引力大小等于所有其它選定點(diǎn)與該 點(diǎn)之間引力的總和，總引力大小表示為
，f
乂力
式中，A為選定點(diǎn)/的總引力；G為引力常數(shù)，可根據(jù)求解域(排樣參 數(shù)的值域)釆用指定的數(shù)值或確定為某一范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)；私為選定 點(diǎn)/的質(zhì)量，即選定點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值；乾為其它選定點(diǎn)j'的質(zhì)量，即j' 點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值；^為兩點(diǎn)間的距離；"為隨機(jī)選取點(diǎn)的總數(shù)。
上述步驟6)根據(jù)各選定點(diǎn)總引力大小，計(jì)算各選定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速 度、速度和^:移，并最終得到各選定點(diǎn)的新坐標(biāo)，即新排樣方案的排 樣參數(shù)。
通過(guò)上述步驟5) ~9)引力、加速度、速度、位移和新坐標(biāo)位置的 循環(huán)計(jì)算，最終獲得最佳排樣方案的排樣參數(shù)。
本發(fā)明根據(jù)普通單排、普通雙排、對(duì)頭單排、對(duì)頭雙排等4種不 同的排樣形式，采用模擬引力收縮的演化算法實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁排樣方案的優(yōu)化，能達(dá)到優(yōu)化目的，得到的排樣方案是最佳的方案。本發(fā)明是一 種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的沖裁排樣優(yōu)化方法。


圖l為本發(fā)明的原理框圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例
本發(fā)明的原理框圖如附圖1所示，本發(fā)明的沖裁排樣優(yōu)化方法， 其包括有如下步驟
1)根據(jù)沖裁零件和排樣形式建立數(shù)學(xué)模型，確定排樣優(yōu)化目標(biāo)函數(shù) 和優(yōu)化參數(shù)求解域，以目標(biāo)函數(shù)值作為求解域內(nèi)的質(zhì)量分布建立一個(gè)
對(duì)應(yīng)的引力場(chǎng)；
2) 在求解域內(nèi)隨機(jī)選取若干點(diǎn)，各點(diǎn)的坐標(biāo)為排樣參數(shù)；
3) 將各選定點(diǎn)的初始速度和加速度設(shè)為0值；
4 )根據(jù)求解域和目標(biāo)函數(shù)設(shè)定演化計(jì)算的時(shí)間間隔dt;
5) 計(jì)算各選定點(diǎn)的總引力大?。?br> 6) 根據(jù)所受引力大小，確定各選定點(diǎn)的加速度，并計(jì)算其速度、 位移及新的坐標(biāo)位置；
7) 計(jì)算坐標(biāo)位置更新后各選定點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值以及目標(biāo)函數(shù)值最 大點(diǎn)的坐標(biāo)位置；
8) 判斷目標(biāo)函數(shù)最大值和該點(diǎn)的坐標(biāo)是否在連續(xù)若干時(shí)間間隔內(nèi) 保持在計(jì)算精度范圍內(nèi)，如是，則獲得最優(yōu)排樣方案及排樣參數(shù)；
9) 如否，則返回步驟5)，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)演化計(jì)算過(guò)程，直到獲得最優(yōu)解。
本實(shí)施例中，上述目標(biāo)函數(shù)值為材料利用率，各點(diǎn)的坐標(biāo)為排樣參 數(shù)，目標(biāo)函數(shù)值最大點(diǎn)的坐標(biāo)為優(yōu)化排樣方案的排樣參數(shù)。
上述步驟1)以沖裁排樣的目標(biāo)函數(shù)值作為求解域內(nèi)的質(zhì)量分布建 立一個(gè)對(duì)應(yīng)的引力場(chǎng)；
上述步驟5)計(jì)算各選定點(diǎn)的總引力大小等于所有其它選定點(diǎn)與該 點(diǎn)之間引力的總和，總引力大小表示為
式中，A為選定點(diǎn)/的總引力；G為引力常數(shù)，可根據(jù)求解域(排樣參 數(shù)的值域)釆用指定的數(shù)值或確定為某一范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)；私為選定 點(diǎn)/的質(zhì)量，即選定點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值；乾為其它選定點(diǎn)y的質(zhì)量，即_/ 點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值；^為兩點(diǎn)間的距離；"為隨機(jī)選取點(diǎn)的總數(shù)。
上述步驟6)根據(jù)各選定點(diǎn)總引力大小，計(jì)算各選定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速 度、速度和位移，并最終得到各選定點(diǎn)的新坐標(biāo)，即新排祥方案的排 樣參數(shù)。
通過(guò)上述步驟5) ~9)引力、加速度、速度、位移和新坐標(biāo)位置的 循環(huán)計(jì)算，最終獲得最佳排樣方案的排樣參數(shù)。
排樣數(shù)學(xué)模型的建立方法在很多文獻(xiàn)中都有公開(kāi)，不作為本發(fā)明 的保護(hù)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1、一種沖裁排樣優(yōu)化方法，其特征在于包括有如下步驟1)根據(jù)沖裁零件和排樣形式建立數(shù)學(xué)模型，確定排樣優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和優(yōu)化參數(shù)求解域，以目標(biāo)函數(shù)值作為求解域內(nèi)的質(zhì)量分布建立一個(gè)對(duì)應(yīng)的引力場(chǎng)；2)在求解域內(nèi)隨機(jī)選取若干點(diǎn)，各點(diǎn)的坐標(biāo)為排樣參數(shù)；3)將各選定點(diǎn)的初始速度和加速度設(shè)為0值；4)根據(jù)求解域和目標(biāo)函數(shù)設(shè)定演化計(jì)算的時(shí)間間隔dt；5)計(jì)算各選定點(diǎn)的總引力大小；6)根據(jù)所受引力大小，確定各選定點(diǎn)的加速度，并計(jì)算其速度、位移及新的坐標(biāo)位置；7)計(jì)算坐標(biāo)位置更新后各選定點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值以及目標(biāo)函數(shù)值最大點(diǎn)的坐標(biāo)位置；8)判斷目標(biāo)函數(shù)最大值和該點(diǎn)的坐標(biāo)是否在連續(xù)若干時(shí)間間隔內(nèi)保持在計(jì)算精度范圍內(nèi)，如是，則獲得最優(yōu)排樣方案及排樣參數(shù)；9)如否，則返回步驟5)，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)演化計(jì)算過(guò)程，直到獲得最優(yōu)解。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖裁排樣優(yōu)化方法，其特征在于上述目標(biāo)函數(shù)值 為材料利用率，各點(diǎn)的坐標(biāo)為排樣參數(shù)，目標(biāo)函數(shù)值最大點(diǎn)的坐標(biāo)為優(yōu)化排樣 方案的排樣參數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖裁排樣優(yōu)化方法，其特征在于上述步驟l)以沖裁排樣的材料利用率目標(biāo)函數(shù)值作為求解域內(nèi)的質(zhì)量分布建立一個(gè)對(duì)應(yīng)的引力 場(chǎng)。
4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖裁排樣優(yōu)化方法，其特征在于上述步驟5)計(jì)算 各選定點(diǎn)的總引力大小等于所有其它選定點(diǎn)與該點(diǎn)之間引力的總和，總引力大 小表示為式中，A為選定點(diǎn)/的總引力；G為引力常數(shù)，可根據(jù)求解域(排樣參數(shù)的值域) 釆用指定的數(shù)值或確定為某一范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)；乾為選定點(diǎn)/的質(zhì)量，即選定點(diǎn) 的目標(biāo)函數(shù)值；M為其它選定點(diǎn)7'的質(zhì)量，即y'點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值；^為兩點(diǎn)間的 距離；"為隨機(jī)選取點(diǎn)的總數(shù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖裁排樣優(yōu)化方法，其特征在于上述步驟6)根據(jù) 各選定點(diǎn)總引力大小，計(jì)算各選定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度、速度和位移，并最終得到 各選定點(diǎn)的新坐標(biāo)，即新排樣方案的排樣參數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖裁排樣優(yōu)化方法，其特征在于通過(guò)上述步驟5) 9)引力、加速度、速度、位移和新坐標(biāo)位置的循環(huán)計(jì)算，最終獲得最佳排樣方 案的排樣參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明是一種在沖壓成形中用于沖裁工藝的沖裁排樣優(yōu)化方法。包括有如下步驟1)根據(jù)沖裁零件和排樣形式建立數(shù)學(xué)模型，確定排樣優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和優(yōu)化參數(shù)求解域，以目標(biāo)函數(shù)值作為求解域內(nèi)的質(zhì)量分布建立一個(gè)對(duì)應(yīng)的引力場(chǎng)；2)在求解域內(nèi)隨機(jī)選取若干點(diǎn)，各點(diǎn)的坐標(biāo)為排樣參數(shù)；3)將各選定點(diǎn)的初始速度和加速度設(shè)為0值；4)根據(jù)求解域和目標(biāo)函數(shù)設(shè)定演化計(jì)算的時(shí)間間隔dt；5)計(jì)算各選定點(diǎn)的總引力大小；6)根據(jù)所受引力大小，計(jì)算各選定點(diǎn)的加速度、速度、位移及新坐標(biāo)位置；7)計(jì)算坐標(biāo)位置更新后各選定點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值以及目標(biāo)函數(shù)值最大點(diǎn)的坐標(biāo)位置；8)判斷目標(biāo)函數(shù)最大值和該點(diǎn)的坐標(biāo)是否在連續(xù)若干時(shí)間間隔內(nèi)保持在計(jì)算精度范圍內(nèi)，如是，則獲得最優(yōu)排樣方案及排樣參數(shù)；9)如否，則返回步驟5，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)演化計(jì)算過(guò)程，直到獲得最優(yōu)解。本發(fā)明根據(jù)普通單排、普通雙排、對(duì)頭單排、對(duì)頭雙排等4種不同的排樣形式，采用模擬引力收縮的演化算法實(shí)現(xiàn)對(duì)沖裁排樣方案的優(yōu)化，能達(dá)到優(yōu)化的目的，得到的排樣方案是最佳的方案。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101441678SQ200810220178
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者章?tīng)?zhēng)榮, 肖小亭 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)