一种折弯机工序的自动编排方法技术

一种折弯机工序的自动编排方法，在数控折弯机自动编程系统中，通过下述步骤求解优化钣金零件的折弯工序：1)将钣金零件设计特征化；2)选择模具；3)折弯工序预排序；4)干涉和精度约束调整；5)效率比对。本发明专利技术克服了现有技术中模型可行解空间搜索难的问题，采用了特征设计，优化了模型树节点的信息结构，以模糊规则设置为导向，在计算可行解之前加入工序预排序，大大缩减了搜索空间，提高了搜索效率，以干涉约束和精度约束对工序预排序进行了局部调整，保证了所得工序是可行解。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械自动化
，涉及钣金折弯加工领域，应用于数控折弯机自动编程系统，为，用于钣金折弯加工领域计算机辅助工艺规划。
技术介绍
自动工序编排是折弯数控自动编程系统工艺规划的关键环节，对保证折弯精度，提高加工效率和可靠性有重大的影响。钣金折弯工艺设计受到零件、工具几何形状、折弯工艺及材料性能等综合影响，使得工序编排构成一个复杂的多目标优化问题。在确定折弯次序的计算过程中可能会面临着可行解的组合爆炸，对此国内外学者提出了各种搜索算法及相关模块优化原则，但存在以下问题:(I)折弯工序编排受多方面因素影响，如何有效的组织钣金零件工艺数据将直接影响编排的效率和结果。目前的大多数研宄集中于工序编排计算算法解空间的搜索，在搜索模型节点上未结合有效的数据处理方式。(2)从效率约束、干涉约束角度提出并验证了几种对搜索空间优化的规则，但规则之间相互制约，在实际排序计算中缺乏有效的处理机制。(3)折弯工序是指的是一个零件从完全展开状态到完全折弯的加工次序。因干涉通常发生在成型阶段，对于复杂零件采用正向折弯法在发现干涉后很难回溯。目前研宄大多采用逆向展开法，但未采用有效的预编排措施，使得逆向展开无法基于一个有效的初始节点而困难重重。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是:现有的折弯机自动工序编排中，工序编排模型空间搜索节点无高效的特征数据管理，在优化原则遇到矛盾时无有效的处理机制，以及无法基于一个合理的预编排算法进行逆向展开排序。本专利技术的技术方案为:，在数控折弯机图形自动编程系统中，通过下述步骤求解优化钣金零件的折弯工序:I)将钣金零件设计特征化:将钣金零件模型作为一个特征装配模型，包括一个基板特征、若干个折弯特征和若干个平板特征，所述各特征之间的装配关系有两种:父-子关系以及连接关系，每个特征的数据管理包含三个层面:几何、拓扑和属性，分别记录钣金零件的几何数据、拓扑关系和附加辅助属性；2)选择模具:进行折弯工序编排之前，进行机床配置选择要使用的模具，包括两个阶段:通用模具预匹配阶段和精选阶段；预匹配阶段根据模具预选约束条件选择出通用模具，并作为工序编排的输入参加干涉检测，如果发现有干涉并且回溯无法解决的情况下则更换模具，即进入模具精选阶段，精选模具依据当前模具局部干涉几何的定义搜索模具数据库，依次进行干涉检测，直至选出无干涉的模具；3)折弯工序预排序:用“求解树”的形式来描述折弯工序求解模型，在由特征构造的零件的特征装配模型基础上，将零件的折弯特征作为特征节点，构造一棵折弯工序优化的求解树，提取特征节点信息，为各个特征节点分配工序权值，并按照工序权值从大到小排序获取可能的起始节点和对应的初始求解序列，对应每个起始节点都有个求解树模型，初始求解序列为预排序，提供了求解树每一层的优选路径节点；4)干涉和精度约束调整:根据每个起始节点，按照对应初始求解序列依次进行局部折弯和局部展开两个状态下的干涉检测，如果此时有干涉，将所干涉的平板特征的连接特征释放，再检测并释放引起干涉的折弯直至无干涉发生，记录下每道折弯特征的所有干涉约束特征；对钣金零件有精度要求的尺寸段进行精度约束分析，获取有精度要求的尺寸段两个关联折弯特征的折弯次序；利用干涉约束和精度约束分析结果对预排序进行局部调整得到当前初始节点下的可行解工序；5)效率比对:影响效率的有三方面因素:掉头、翻面和模具更换，分别对可行解工序记录掉头、翻面和模具更换次数计算其效率值，找出效率最高的可行解工序作为最优解折弯工序。步骤2)中，所述模具预选约束条件指根据钣金零件的折弯几何与模具对应的信息对比，进而筛选出通用模具，对钣金零件获取各折弯特征的几何、关联信息及属性，通过对各折弯特征进行遍历，计算模具库中各模具最大通用数，并以此作为模具配选原则。步骤3)中，利用优化原则对折弯特征计算其工序权值，并以属性形式附加到折弯特征中，即为各个特征节点分配工序权值；所述优化原则包括:中心面原则、平行原则、距离等级原则、大部分靠外侧原则、正方向原则、组合折弯原则以及决定形状折弯边靠后原贝1J，在所述优化原则下，计算各个折弯特征的工序权值W，从大到小排序，选择可能的初始特征节点，对应初始特征节点对折弯特征进行相应的预排序，得到初始求解序列。本专利技术克服了现有技术中模型可行解空间搜索难的问题，采用了特征设计，特征的最大优点就是便捷信息管理，特征设计可以方便地将零件模型的几何、拓扑和工艺信息有机地组织在一起。这对于求解树模型的搜索来说是很重要的，搜素的过程就是不断对各个节点的判断计算，需要用到相关的一系列信息，这时候能够通过节点属性直接获取所需数据势必将大大提高搜索过程的效率。本专利技术优化了模型树节点的信息结构；以模糊规则设置为导向，在计算可行解之前加入工序预排序，大大缩减了搜索空间，提高了搜索效率；以干涉约束和精度约束对工序预排序进行了局部调整，保证了所得工序是可行解。【附图说明】图1为本专利技术钣金零件特征设计的特征类组织结构图。图2为本专利技术方法的流程示意图。图3为本专利技术干涉约束调整的示意图。图4为本专利技术精度约束调整的示意图。【具体实施方式】目前折弯机数控系统基本上都采用了自动编程模式，自动的概念在于工艺自动计算，自动编程系统分为图形自动编程和数据自动编程。本专利技术涉及的是图形自动编程系统。本专利技术公开了一种折弯工序自动编排算法，折弯工序自动编排技术是钣金折弯加工工艺规划的关键技术，编排过程中涉及折弯工序次序、模具选配、后挡料定位以及干涉检测等内容，受多方面因素综合影响。所述算法将主要影响因素归类。本专利技术在分析折弯件特征的基础上，综合以往的研宄提出了一种基于特征设计的折弯工序逆向编排算法。基于零件折弯几何和工艺特征，以效率原则为初始化条件选择搜索树初始节点，在编排中以逆向折弯件展开为驱动，综合模具干涉约束、精度约束因素，动态生成优化的求解序列。本专利技术求解优化折弯工序实施流程如图2所示，包括以下步骤:1、将钣金零件设计特征化:视钣金零件模型是一个特征装配模型，由一个基板特征、若干个折弯特征和若干个平板特征集成而来。基板特征是整个零件设计的初始基准，可以看做一个特殊的平板特征。特征之间的装配关系有两种:父-子关系以及连接关系。每个特征的数据管理包含三个层面:几何、拓扑和属性，分别记录了钣金零件的几何数据、拓扑关系和附加辅助属性。2、选择模具:在零件设计特征化完成之后及工序编排之前，应该首先进行机床配置，重点在于模具的选择。模具的选择影响了折弯加工过程中更换模具的次数，是影响折弯加工效率的关键因素之一。本专利技术将模具选择包括两个阶段:通用模具预匹配阶段和精选阶段。预匹配阶段是为了初始化模具的选型，根据模具预选约束条件选择出通用模具，并作为工序编排的输入参加干涉检测，如果发现有干涉并且回溯无法解决的情况下考虑更换模具，即进入模具精选阶段。精选模具是依据局部细节的定义搜索模具数据库按照顺序依次进行干涉检测，直至选出合适的模具。所述模具预选约束条件指根据已知的钣金零件的折弯几何与模具对应的信息对比，进而筛选出通用模具，对钣金零件获取各折弯特征的几何、关联信息及属性，通过对各折弯特征进行遍历，计算模具库中各模具最大通用数，并以此作为模具配选原则。3、折弯工序预排序:折弯工序编排就是在满足一系列约束条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种折弯机工序的自动编排方法，其特征是在数控折弯机图形自动编程系统中，通过下述步骤求解优化钣金零件的折弯工序：1)将钣金零件设计特征化：将钣金零件模型作为一个特征装配模型，包括一个基板特征、若干个折弯特征和若干个平板特征，所述各特征之间的装配关系有两种：父‑子关系以及连接关系，每个特征的数据管理包含三个层面：几何、拓扑和属性，分别记录钣金零件的几何数据、拓扑关系和附加辅助属性；2)选择模具：进行折弯工序编排之前，进行机床配置选择要使用的模具，包括两个阶段：通用模具预匹配阶段和精选阶段；预匹配阶段根据模具预选约束条件选择出通用模具，并作为工序编排的输入参加干涉检测，如果发现有干涉并且回溯无法解决的情况下则更换模具，即进入模具精选阶段，精选模具依据当前模具局部干涉几何的定义搜索模具数据库，依次进行干涉检测，直至选出无干涉的模具；3)折弯工序预排序：用“求解树”的形式来描述折弯工序求解模型，在由特征构造的零件的特征装配模型基础上，将零件的折弯特征作为特征节点，构造一棵折弯工序优化的求解树，提取特征节点信息，为各个特征节点分配工序权值，并按照工序权值从大到小排序获取可能的起始节点和对应的初始求解序列，对应每个起始节点都有个求解树模型，初始求解序列为预排序，提供了求解树每一层的优选路径节点；4)干涉和精度约束调整：根据每个起始节点，按照对应初始求解序列依次进行局部折弯和局部展开两个状态下的干涉检测，如果此时有干涉，将所干涉的平板特征的连接特征释放，再检测并释放引起干涉的折弯直至无干涉发生，记录下每道折弯特征的所有干涉约束特征；对钣金零件有精度要求的尺寸段进行精度约束分析，获取有精度要求的尺寸段两个关联折弯特征的折弯次序；利用干涉约束和精度约束分析结果对预排序进行局部调整得到当前初始节点下的可行解工序；5)效率比对：影响效率的有三方面因素：掉头、翻面和模具更换，分别对可行解工序记录掉头、翻面和模具更换次数计算其效率值，找出效率最高的可行解工序作为最优解折弯工序。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海涛，许超，徐正华，徐林飞，宋春桃，
申请(专利权)人：南京埃斯顿自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32