原文传递
异型汽车板材高速激光切割路径规划研究
| 论文题名： | 异型汽车板材高速激光切割路径规划研究 |
| 关键词： | 异型车身板材;激光切割;路径规划;蚁群算法;自适应大邻域算法 |
| 摘要： | 本课题来源于国家重点研发计划——异型汽车板材高速高精激光加工工艺技术研究（2018YFB1306602）。为保证车身切割的高精度、高效率、小批量、个性化发展要求，同时节约模具开发、仓储成本，缩短车身研发、投产周期，提升我国制造业的国际竞争力，实现我国制造强国的美好愿景，本课题在选择异型车身的部分零件为对象，利用启发式算法对其激光切割落料过程中的激光切割路径问题进行研究。 首先，分析异型汽车板材的几何特征，根据激光切割的起始点和温度聚集的问题，提出圆周扫描法表示异型零件，依据激光切割的空行程、交叉点、切割时间等评价指标，重点分析了起始点、热量聚集效应、轮廓优先级等三种因素对异型板材激光切割路径的影响。 其次，对单层轮廓异型零件进行激光切割路径数学建模，优化起始点选择策略，增加起始点的选择的多样性，提出了改进蚁群算法（改进ACO）的激光切割路径规划。在经典蚁群算法的启发式中加入势场力因子增加蚁群搜索的方向性，通过对DXF文件提取零件的特征点，利用改进ACO对激光切割路径进行规划，对比仿真结果显示改进ACO规划的路径交叉点也更少，路径也更平滑。此外，将规划的路径在500W激光器上进行对比实验，选用0.8mm厚Q235低碳钢进行切割，试验结果显示改进ACO最短空行程长度能够减少12.92%-23.44%，平均空行程长度减少11.87%-20.59%，切割时间减少1.43%-2.39%，切割热量减少37.92%-62.25%，表明改进ACO能够满足单层切割工艺要求，有效缩短空行程，减少切割时间，减少切割热量的聚集，提高切割效率。 最后，针对混合异型板材的激光切割路径问题进行建模，提出了自适应大邻域算法激光切割路径规划方法，即在自适应大邻域算法的破坏和修复算子等基础上，设计最高温度移除和大角度移除算子，与其他常用方法对比，本方法完成的规划结果显示路径交点较少、平滑度更高。在1500W激光器上进行3mm厚304不锈钢切割实验，对比其他2种方法，本方法的最短空行程长度减少约33.90%，最短切割时间减少约2.4%，平均空行程减少约30.30%，平均切割时间减少约2%，整体热量聚集基本一致。结果表明该ALNS满足混合异型板材的切割优先级工艺要求，能够大幅减少切割空行程，进一步提高了激光切割的效率。 |
| 作者： | 罗登成 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 王洪建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆工商大学 |
| 学位年度： | 2023 |
检索历史
应用推荐
