面向零件的人造板材矩形件锯切排样数学建模及遗传算法求解

【目的】探讨人造板材矩形零件锯切排样的启发式规则,建立锯切排样的数学模型并研究求解方法,为解决由于整体套排导致国产排样系统使开料锯在工作过程中锯路变化繁琐、降低切割效率的问题提供科学依据。【方法】基于一套板式家具下料清单中往往有2种或2种以上零件存在相互配合尺寸的情况,提出基于配合尺寸的分组降维启发式规则,按配合尺寸由大到小排序并将所有矩形零件分组,使每组零件种类不大于4种;以余料面积最小为评价指标,建立面向零件的锯切排样数学模型,通过设定冗余系数估算基材板需求量,以矩形零件数量及在基材板上的排样长度、宽度和面积不超限为约束条件,设立排样宽度系数并通过为矩形零件和基材板的长、宽尺寸增加一个单位的锯路宽度以抵消在基材板最下端和最右端的"虚拟锯路损失";采用遗传算法进行模型求解并利用惩罚函数法处理约束条件,经染色体整数编码、初始种群建立、具有一定自适应性的惩罚因子建立、基于外点惩罚函数的适应度函数建立和遗传操作,利用结合MATLAB遗传算法工具箱而建立的排样算法计算出描述排样方案的向量;通过实例验证模型和算法的可行性。【结果】所有矩形零件的排样方案通过4个参数来描述,即某个排样零件的排放目标板材号、在基材板上的排放行号及横向或竖向的排放方式;排样矩阵的行数为4,列数为矩形零件总数,每列表示1个零件的排样结果。应用实例表明,基于配合尺寸的启发式规则使多种矩形零件分组排样,每组排样方案的最优控制向量可明显划分为高低不同的4段,分别表示4个参数;遗传运算在限定的迭代次数内都趋于收敛,体现出较好的全局寻优能力,排样方案的可视化图形满足"一刀切"的锯切工艺要求,且锯路规整,有利于提高锯切效率。【结论】基于配合尺寸的启发式规则和面向零件的锯切排样模型对于人造板材优化排样具有一定可行性,可为板式家具锯切排样提供新的解决方法,但要提高开料锯的锯切效率,还需将走刀次数、惩罚因子的优化选择等加以综合考虑。     

专业化制材的原木合理下锯法

在生产小规格干燥成材的制材企业中,选择合理的原木下锯法具有重要意义。图1列举的2、3和4下锯图已在生产中广泛采用。下锯图2的锯解顺序是先将原木锯割成毛方和毛板,再将毛方锯成整边和不整边成材。当采用下锯图3和4用来锯解大径级原木时,先将原木锯割为两块或三块毛方,再将毛方锯解成整边和不整边成材。     

提高制材出材质量的有效措施

1　概　述在各类木材加工生产中 ,制材生产属粗加工类型 ,其任务就是把原木加工成板材、方材、枕木或其它成材 ,制材工艺过程依主锯的不同 ,分带锯制材、框锯 (立锯 )制材和圆锯制材。我国的制材企业主要采用带锯制材生产工艺 ,其特点主要表现为 :( 1)可以任意调整锯路方向 ,有利于看材下料 ,并便于剔除原木缺陷 ,从而适应低质量原木的加工利用 ,相对地比框锯制材一、二等品率要高。( 2 )可以使用较薄的锯条 ,出材率较高。( 3)能锯割特殊技术要求的成材 ,如完全径切板、弦切板、平行木纹等板材。影响制材出材质量的因素比较复杂 ,但基本表现…     

MDF纵向锯边机

中密度纤维板纵向锯边机是黑龙江省林业设计研究院于八十年代与有关单位在株州干法纤维板中密度板研究试验成功的。该机结构设计主要参考了从瑞典引进的 V_4型纵向锯边机,并根据中密度生产工艺要求和所锯割的中密度板强度,进行切削力计算、动力选择和主要零件强度计算。该机设计经安装、试车后很快投入生产,其效果良好。该     

木工圆锯机防护装置

纵向木工圆锯机的防护装置要按照被锯材料的高度来安装。但是,运用时常常不能遵守这一规定,这就造成了发生不幸事故的危险性。作者设计了一种防护装置,按照被锯材料最大厚度安装后不必再更动;而能在锯割所有厚度材料时,保证工作完全可靠。新的防护装置(见图)由两个主要部分组成:用2毫米厚的钢板焊成的外壳2和支柱3。外壳2和制动扇形1借铰链连结到支柱3上。外壳的前面籍滚子6支承在机床台面上。     

日本利用锯屑的简况

锯屑的多、少,与使用锯的厚、薄很有关系;如果使用薄锯,一方面提高了出材率;一方面减少了锯屑。并且在同样的原木锯割,锯割薄板材与锯割大方材,其锯屑量自有不同。因此,要估计日本全国究竟能     

径切板生产新工艺和新设备的研究

建立了１１种径切材下锯模型，并利用图像处理及曲面拟合方法将得到的任意形状原木进行模拟锯割，结果表明，用三开法生产径切板及旋切薄木具有较高的出材率。研制了专门用于生产三开材的剖料锯机及生产工艺。在现有的带锯机前安装该剖料锯机即能利用现有锯机和跑车生产径向材。     

带锯锯齿的锯屑收容能力和锯屑压缩力

一、绪言研究予测带锯条的跑锯现象,必须弄清锯条厚度、张紧力等带锯条件和扭曲载荷的力学关系,以及锯割时产生压缩力即塞进齿室的锯屑压缩力(也包括锯齿切削时的背分力)的大小。但是,关于锯割时产生的锯屑压缩力发生机理,至今,除推定以外尚无其它方法,发生压缩力本身的大小及发生状况还不大清楚。关于扭曲时锯割条件,也用锯屑的母材     

锯齿强化的新工艺

锯齿强化的目的,在于提高齿刃的耐热、耐磨性能,延长锯条使用时间,减少辅助工时,提高产品产量和质量,以解决目前锯材刃具存在的一些问题.如: (1)、纯锯割时间短:目前常用的带锯、园锯、排锯在生产使用中锯割时间短,每磨一次大带锯的锯条平均纯锯割时间仅为1.5小时,换锯和锉磨锯的辅助工时也多. (2)、锯割冻材降产:我省北部地区每逢冬季生产定额指标要降低28%. (3)、锯割硬质木材困难:据了     

用于锯割短材的流水线

在乌克兰到现在为止,总共有两种类型的原木锯割带锯设备:具有双联带锯机的(?)π150—2和6π—1流水线.近年来ykphllgo(乌克兰木材科学生产协会)与伏洛格达木材工业管理局协同开发了用于锯割长1～3米短材的专用带锯生产流水线:(?)125K—1.根据乌克兰林业科学研究院的资料.在将原条锯截为原木时.约得到4%长1～3米的短尺寸原木;其中.针叶树种为2.7%;软阔叶树种为8.6%,硬阔叶树种(栋、山毛榉)为4.8%.短尺材资源的扩大还因为木材加工企业违反标准,进有大量弯曲度大的锯材原木.包括混在里面的.当锯割这种木材时截成更短的弯曲材以不影响成材的有效出材率.由于缺乏用于锯割短尺材.尤其是粗于36厘米以上者的有效的设备.这种木材堆积在木材采伐企业而找不到销路,常常转为工艺原料和木柴,或供二等需求来利用.同时,在专门的带锯流水线;(?)125k一1上,用这些木材可加工出优质的成材——家具、体育用具(滑雪板、桨橹、曲棍球棍、网球拍),镶拼地板和人民消费制品的粗制毛料.这种利用就大大扩大了木材原料的资源.节约切削时的能耗.保证了高的劳动生产率.由一个工人看管的流水线工艺流程图刊于图中.而其技术特性参数如下:     

锯割时锯料大小的确定

锯割是一种小能量多次的切削过程，它属于有屑切削。为避免锯割过程中产生夹锯现象，减少锯割阻力，克服因摩擦发热而导致的锯身刚度下降及适张度变化，不仅要按照不同的加工对象选用相适应的锯齿齿型，以利于锯屑畅快地排出，而且还要给相应的齿型选取适当的锯料量，这样才能既减少木材的锯路损失，又能保证较小的锯割阻力。否则，再相应的齿型如果没有适当的锯料量，其锯割效果也不会理想。锯料就是锯齿在锯条两侧加宽的齿刃部分（如图所示）。锯料的大小按下式计算：Ｂ＝Ｓ＋２Ｓ式中：Ｂ－锯料宽度（ｍｍ）；Ｓ－锯条厚度（ｍｍ）；Ｓ－…     

国外动态

原木锯架瑞典AB Jack公司研制出一种用于原木锯割加工的新型锯架。使用这种锯架可以极大地减少作业中伤亡事故,并且价格低廉。锯架由一个带活动铁钩的杠杆和一个支架腿组成,这样在锯割中就不会发生原木滚动的危险。     

锯片的正确选择

通过下述图表可以正确地确定各种木材、木材代用品及塑料的锯割线速度、锯片直径和锯片对各种木材每分钟的切割量。操作之前要仔细分析每种锯片可能帮助延长锯片寿命,操作时能减轻对锯片的压力,这样被切割物即可得到一个光滑的加工面。如何使用图表1、可以确定锯割木材、木材代用品和塑料的线速度变化范围,由表1提示;可在图1上找出锯片直径。例如:纵向锯切针叶材,表1推荐一种线速度的范围为12000—     

带锯条发热及其对锯割精度的影响分析

研究了带锯条的发热过程，锯条发热与进料速度，切削速度，锯口高度，木材树种，木材湿热状态，锯机－锯条等因素的关系，锯要与导向装置之间温度变化对锯割精度的影响，锯条齿刃部温度对成材锯割精度和锯条在锯轮上稳定性的影响。     

变频器在锯边机中的应用

我厂刨花板生产线是80年代从瑞典成套引进的，自动化水平高。其中，毛板横向锯边机锯头采用长行程的气缸驱动，经过多年来的运行，气缸已严重磨损，在锯板过程中常使毛板损坏。我们采用变频器供电的电动机驱动后，较好地解决了这个问题。l锯边机工作原理锯边机在PLC控制下自动进行锯切，毛板经纵向锯边工序后，接着进行横向锯边。改造前横向锯边机如图1所示。工作时，毛板被夹紧，锯头在气缸的驱动下，从左到右做锯切运动，然后又返回到左侧，至此完成一个锯切周期。锯切工艺要求在开始锯切时锯头快速运动，以提高效率；在锯切快结束时，…     

框锯机的应用及前景

框锯机 (又称排锯机、闯锯机 )是利用曲柄连杆机构带动锯框作上、下或左右往复运动 ,由装在锯框上的多根框锯条对原木或毛方进行加工的木工机械。框锯机与带锯机相比具有以下优点 [1] :1)在开档范围内可按板厚要求安装多根框锯条 ,一次可锯割多块所需厚度的板材 ;2 )锯材规格质量好、精度高 ;3)避免了多次定位、装卡、摇尺等操作程序 ,缩短了辅助工作时间 ,且没有空行程 ,因而生产效率高 ;4 )机械化程度高、劳动强度低、安全性好 ,对操作人员的技术要求不高 ;5)生产工艺简单、加工设备少、占用场地小。首台框锯机于 1834年出现于欧洲。由于…     

WJ万能拉杆锯试制成功

1983年8月份林业部鄢陵林机厂试制成功WJ万能拉杆锯。该锯通过运行、测试及实际使用,完全达到设计要求,使用性能良好。 WJ万能拉杆锯是由中国林科院木材研究所改型设计的,其结构特点是:拉杆锯装有半边固定台面,半边活动台面,并配有可拆式水平角靠板和直靠板。锯盘由三     

提高制材出材率的工艺措施

多年来，由于制材出材率低而造成的原木消耗量大、经济效益低的问题始终困扰着木材加工企业。本文将柴河林业局等３个制材厂总结出的几项提高制材出材率的工艺措施介绍给同行，以期共同探讨，并取得更大进步。１　小头进锯法 （１）小头向前，跑车带锯机的招车、摇尺工可以准确地看清小头断面，易于辨别其径级、形状、缺陷等情况，便于设计锯口，有利于看材下料和按料下锯。 （２）实行小头进锯，跑车带锯机所剖制的半制品、大板皮都是小头向前地运给下一道工序，使所有的再剖带锯机、辅助带锯机、纵割圆锯、双圆锯裁边机、截锯都能得到小头…     

带锯机锯轮转速、锯条摆动与锯解精度的试验研究

基于对木工带锯机加工特性的研究需要,本文在MJ397型高速木工带锯机的锯条张紧力和进给速度恒定的情况下,通过实测锯机工作台和锯条结构系统的固有频率、同条件下锯割杉木试材时的锯条横向摆动量、变频器调节锯轮转速和锯材表面粗糙度等,分析锯轮转速、锯条横向摆动量与锯解精度的关系,为优化国产带锯机锯割稳定性等设计工作提供依据.     

新型导向装置压力锯卡及其锯卡材料的研究

影响锯材质量的因素很多,其中由于带锯条在锯割时自身不稳定而造成锯材质量下降的因素占有相当大的比重. 在锯割过程中,由于锯条工作边的长度大大超过锯路高度,在高速回转时容易引起