专利名称：一种冲裁排样优化方法
技术领域：
本发明是一种在冲压成形中用于冲裁工艺的冲裁排样优化方法， 属于冲裁排样优化方法的改造技术。
背景技术：
自然界实际存在的形式是经过漫长的自适应过程一一演化过程而 获得的。将这种演化规律和存在形式抽象化后可以产生某些优化计算 方法，并能应用于现实中一些实际问题的求解。如遗传算法、神经网 络方法、模拟退火算法、粒子群算法、竞选算法等就是模拟现实世界 中的自然现象或其演化规律，其中一些算法在实际中已有大量研究和 应用，这些优化算法各有特点和适用范围。
分布的物质在引力场中受引力的作用会产生运动，并经过漫长的 时间逐步收缩到引力极值点。这是自然界中的一种典型物理现象，对 这种物理现象进行抽象可以建立一种模拟引力收缩的演化算法，该方 法可以用于一些实际优化问题的求解。
在冲压成形中，材料费约占到零件总成本的60%~80%，提高材料 的利用率率是冲裁工艺中 一个非常重要的问题。材料利用率的高低主 要取决于排样方案的优劣，不同的排样方案对冲压加工的材料利用率 有重要影响，因此，排样是冲压生产中一个非常关键的环节。随着计算机技术的发展，国内外学者对冲裁排样进行了深入研究，提出了如 动画寻优法、平行线分割一步平移法、图形区域法、类多边形顶点算 法等优化算法，也有将模拟退火、遗传算法等演化方法应用于冲裁排 样优化，这些方法各有利弊和对冲裁零件的适用性。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供 一种根据普通单排、普通
双排、对头单排、对头双排等4种不同的排样形式，釆用模拟引力收 缩的演化算法实现对冲裁排样方案的优化的冲裁排样优化方法。
本发明的原理框图如图1所示，本发明的冲裁排样优化方法，其 包括有如下步骤
1) 根据冲裁零件和排样形式建立数学模型，确定排样优化目标函 数和优化参数求解域，以目标函数值作为求解域内的质量分布建立一 个对应的引力场；
2) 在求解域内随机选取若千点，各点的坐标为排样参数；
3) 将各选定点的初始速度和加速度设为0值；
4 )根据求解域和目标函数设定演化计算的时间间隔dt;
5) 计算各选定点的总引力大小；
6) 根据所受引力大小，确定各选定点的加速度，并计算其速度、 位移及新的坐标位置;
7) 计算坐标位置更新后各选定点的目标函数值以及目标函数值最 大点的坐标位置；
8) 判断目标函数最大值和该点的坐标是否在连续若干时间间隔内保持在计算精度范围内，如是，则获得最优排样方案及排样参数；
9)如否，则返回步骤5)，继续进行下一个演化计算过程，直到获
得最优解。
上述目标函数值为材料利用率，各点的坐标为排样参数，目标函数 值最大点的坐标为优化排样方案的排样参数。 上述步骤1)以冲裁排样的目标函数值作为求解域内的质量分布建
立一个对应的引力场；
上述步骤5)计算各选定点的总引力大小等于所有其它选定点与该 点之间引力的总和，总引力大小表示为
，f
乂力
式中，A为选定点/的总引力；G为引力常数，可根据求解域(排样参 数的值域)釆用指定的数值或确定为某一范围内的随机数；私为选定 点/的质量，即选定点的目标函数值；乾为其它选定点j'的质量，即j' 点的目标函数值；^为两点间的距离；"为随机选取点的总数。
上述步骤6)根据各选定点总引力大小，计算各选定点运动的加速 度、速度和^:移，并最终得到各选定点的新坐标，即新排样方案的排 样参数。
通过上述步骤5) ~9)引力、加速度、速度、位移和新坐标位置的 循环计算，最终获得最佳排样方案的排样参数。
本发明根据普通单排、普通双排、对头单排、对头双排等4种不 同的排样形式，采用模拟引力收缩的演化算法实现对冲裁排样方案的优化，能达到优化目的，得到的排样方案是最佳的方案。本发明是一 种设计巧妙，性能优良，方便实用的冲裁排样优化方法。
图l为本发明的原理框图。
具体实施例方式
实施例
本发明的原理框图如附图1所示，本发明的冲裁排样优化方法， 其包括有如下步骤
1)根据冲裁零件和排样形式建立数学模型，确定排样优化目标函数 和优化参数求解域，以目标函数值作为求解域内的质量分布建立一个
对应的引力场；
2) 在求解域内随机选取若干点，各点的坐标为排样参数；
3) 将各选定点的初始速度和加速度设为0值；
4 )根据求解域和目标函数设定演化计算的时间间隔dt;
5) 计算各选定点的总引力大小；
6) 根据所受引力大小，确定各选定点的加速度，并计算其速度、 位移及新的坐标位置；
7) 计算坐标位置更新后各选定点的目标函数值以及目标函数值最 大点的坐标位置；
8) 判断目标函数最大值和该点的坐标是否在连续若干时间间隔内 保持在计算精度范围内，如是，则获得最优排样方案及排样参数；
9) 如否，则返回步骤5)，继续进行下一个演化计算过程，直到获得最优解。
本实施例中，上述目标函数值为材料利用率，各点的坐标为排样参 数，目标函数值最大点的坐标为优化排样方案的排样参数。
上述步骤1)以冲裁排样的目标函数值作为求解域内的质量分布建 立一个对应的引力场；
上述步骤5)计算各选定点的总引力大小等于所有其它选定点与该 点之间引力的总和，总引力大小表示为
式中，A为选定点/的总引力；G为引力常数，可根据求解域(排样参 数的值域)釆用指定的数值或确定为某一范围内的随机数；私为选定 点/的质量，即选定点的目标函数值；乾为其它选定点y的质量，即_/ 点的目标函数值；^为两点间的距离；"为随机选取点的总数。
上述步骤6)根据各选定点总引力大小，计算各选定点运动的加速 度、速度和位移，并最终得到各选定点的新坐标，即新排祥方案的排 样参数。
通过上述步骤5) ~9)引力、加速度、速度、位移和新坐标位置的 循环计算，最终获得最佳排样方案的排样参数。
排样数学模型的建立方法在很多文献中都有公开，不作为本发明 的保护内容。
权利要求
1、一种冲裁排样优化方法，其特征在于包括有如下步骤1)根据冲裁零件和排样形式建立数学模型，确定排样优化目标函数和优化参数求解域，以目标函数值作为求解域内的质量分布建立一个对应的引力场；2)在求解域内随机选取若干点，各点的坐标为排样参数；3)将各选定点的初始速度和加速度设为0值；4)根据求解域和目标函数设定演化计算的时间间隔dt；5)计算各选定点的总引力大小；6)根据所受引力大小，确定各选定点的加速度，并计算其速度、位移及新的坐标位置；7)计算坐标位置更新后各选定点的目标函数值以及目标函数值最大点的坐标位置；8)判断目标函数最大值和该点的坐标是否在连续若干时间间隔内保持在计算精度范围内，如是，则获得最优排样方案及排样参数；9)如否，则返回步骤5)，继续进行下一个演化计算过程，直到获得最优解。
2、 根据权利要求l所述的冲裁排样优化方法，其特征在于上述目标函数值 为材料利用率，各点的坐标为排样参数，目标函数值最大点的坐标为优化排样 方案的排样参数。
3、 根据权利要求l所述的冲裁排样优化方法，其特征在于上述步骤l)以冲裁排样的材料利用率目标函数值作为求解域内的质量分布建立一个对应的引力 场。
4、根据权利要求l所述的冲裁排样优化方法，其特征在于上述步骤5)计算 各选定点的总引力大小等于所有其它选定点与该点之间引力的总和，总引力大 小表示为式中，A为选定点/的总引力；G为引力常数，可根据求解域(排样参数的值域) 釆用指定的数值或确定为某一范围内的随机数；乾为选定点/的质量，即选定点 的目标函数值；M为其它选定点7'的质量，即y'点的目标函数值；^为两点间的 距离；"为随机选取点的总数。
5、 根据权利要求l所述的冲裁排样优化方法，其特征在于上述步骤6)根据 各选定点总引力大小，计算各选定点运动的加速度、速度和位移，并最终得到 各选定点的新坐标，即新排样方案的排样参数。
6、 根据权利要求l所述的冲裁排样优化方法，其特征在于通过上述步骤5) 9)引力、加速度、速度、位移和新坐标位置的循环计算，最终获得最佳排样方 案的排样参数。
全文摘要
本发明是一种在冲压成形中用于冲裁工艺的冲裁排样优化方法。包括有如下步骤1)根据冲裁零件和排样形式建立数学模型，确定排样优化目标函数和优化参数求解域，以目标函数值作为求解域内的质量分布建立一个对应的引力场；2)在求解域内随机选取若干点，各点的坐标为排样参数；3)将各选定点的初始速度和加速度设为0值；4)根据求解域和目标函数设定演化计算的时间间隔dt；5)计算各选定点的总引力大小；6)根据所受引力大小，计算各选定点的加速度、速度、位移及新坐标位置；7)计算坐标位置更新后各选定点的目标函数值以及目标函数值最大点的坐标位置；8)判断目标函数最大值和该点的坐标是否在连续若干时间间隔内保持在计算精度范围内，如是，则获得最优排样方案及排样参数；9)如否，则返回步骤5，继续进行下一个演化计算过程，直到获得最优解。本发明根据普通单排、普通双排、对头单排、对头双排等4种不同的排样形式，采用模拟引力收缩的演化算法实现对冲裁排样方案的优化，能达到优化的目的，得到的排样方案是最佳的方案。
文档编号G06F17/50GK101441678SQ200810220178
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者章争荣, 肖小亭 申请人:广东工业大学