Luận Văn Tối ưu hóa sơ đồ cắt chi tiết kim loại từ phôi tấm bằng phương pháp dập nguội

TÓM TẮT: Bài báo giới thiệu các kết quả nghiên cứu về tối ưu hóa sơ đồ sắp xếp các
chi tiết cùng loại có hình dạng phức tạp khi cắt từ vật liệu kim loại dạng tấm bằng phương
pháp dập nguội, sao cho, sau khi cắt dập, số lượng chi tiết thu được là nhiều nhất, hay nói
cách khác là phần vật liệu thừa bỏ đi là ít nhất. Từ việc nghiên cứu mô hình toán học đến việc
xây dựng các giải thuật để từ đó viết phần mềm cho máy tính sẽ tự động hóa được công đoạn
sắp xếp sơ đồ cắt để gia công chi tiết, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm vật liệu, nâng cao năng
suất lao động so với việc sắp xếp truyền thống bằng kinh nghiệm trước đây.
1.ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong ngành cơ khí chế tạo máy, số lượng chi tiết được gia công bằng phương pháp dập
nguội từ vật liệu kim loại dạng tấm là rất lớn. Theo thống kê cho thấy, khoảng 60 đến 75% số
luợng chi tiết trong ngành chế tạo ôtô; 30 đến 40% trong ngành chế tạo máy kéo; khoảng 90%
trong ngành sản xuất hàng tiêu dùng; 70 đến 75% trong ngành chế tạo dụng cu; 20 đến 30%
trong ngành công nghiệp năng lượng và giao thông vận tải được gia công cắt bằng phương
pháp dập nguội từ vật liệu tấm. Do vậy, việc nghiên cứu tối ưu hóa sơ đồ cắt để nâng cao hiệu
quả kinh tế trong việc gia công cắt các chi tiết từ vật liệu tấm là vấn đề luôn luôn được các nhà
sản xuất quan tâm giải quyết từ trước đến nay.
Trước đây, công đoạn sắp xếp sơ đồ cắt được tiến hành theo phương pháp thủ công, chủ
yếu là dựa vào kinh nghiệm và tay nghề của người thợ. Do vậy, thời gian chi phí cho công
đoạn sắp xếp sơ đồ cắt là rất lớn, hiệu quả sử dụng vật liệu chưa cao, phần vật liệu thừa bỏ đi
còn nhiều, chi phí cho sản xuất cao.
Mục đích của việc nghiên cứu là xây dựng mô hình toán học cho bài toán sắp xếp sơ đồ
cắt các chi tiết cùng loại trên vật liệu kim loại dạng tấm khi cắt bằng phương pháp dập nguội
để từ đó xây dựng các giải thuật tiến tới viết phần mềm kết nối với các loại máy cắt dập tự
động CNC để gia công chi tiết đạt hiệu quả kinh tế cao nhất: số lượng chi tiết thu được là
nhiều nhất, vật liệu tiết kiệm được cũng là nhiều nhất.
Hình 1. Sắp xếp chi tiết theo 1 hàng một hướng
Science & Technology Development, Vol 11, No.03- 2008
Trang 80
Sơ đồ sắp xếp thường dùng trong gia công chi tiết bằng phương pháp dập nguội bao gồm
các dạng: sắp xếp theo hàng đơn và sắp xếp theo hàng đôi. Theo cách sắp xếp theo hàng đơn
theo một hàng một hướng trên dải cắt, các chi tiết được sắp xếp theo một chiều một hướng
(hình 1) và sắp xếp hai chiều, một hướng (hình 2 – sắp xếp đảo đầu). Ngoài ra trong thực tế
sản xuất còn phổ biến sơ đồ sắp xếp theo kiểu hàng đôi, cắt dập hai hàng (hình 3) , trong đó
các chi tiết được sắp xếp trên dải cắt theo hai hàng, hàng thứ nhất dịch chuyển tương ứng so
với hàng thứ hai một đại lượng ω.