排样问题是指将多个零件或图形互不重叠的放置在预先提供的材料上,并保证不会超出材料边界。排样问题广泛存在于工业制造中,而不同的行业领域,某些材料在加工过程中会受到材质和切割设备等实际条件的约束,在实际排样中要考虑到这些工艺约束。如果忽略工业生产的实际加工需求,会导致排样设计方案的工艺实用性和加工可操作性较差,通常还要再次修改。对考虑工艺约束的二维不规则零件排样研究的目的是使排样算法可以应用于实际的工业加工中,减少加工路径距离,节约实际加工时间,并增加排样密度。针对实际钣金工业的排样,论文重点从工艺约束求解策略、不规则零件定位策略和定序优化策略三个方面进行研究,主要研究内容概括如下:(1)提出基于工艺约束的求解策略PCTNA(Process Constraints-based Two-dimensional Nesting Algorithm)。针对不规则零件和板材在钣金工业的加工方法,对实际排样中涉及的工艺约束进行研究分析。结合现有文献研究的不足,本文在钣金排样中考虑的工艺约束为不规则零件间的工艺间隙和零件内含孔洞两种情况,其中包括零件内含孔洞的工艺间隙处理。利用提出的求解策略,在排样初始,为待排零件和板材加入一定的工艺间隙,满足实际工业生产需求的同时提高板材切割效率;当零件内含孔洞时,结合提出的不规则零件定位策略将合适的零件放置在孔洞内从而减少板材浪费。(2)引入临界多边形的思想,提出考虑工艺约束的不规则零件定位策略NIFP(No-Fit and Inner-Fit Polygon)。计算待排零件在板材中合法的放置位置,对不规则板材、凹槽和零件内含孔洞的工艺约束进行处理。除此之外,对排样过程中产生的空白区域和零件间的间隙进行放置点的筛选和判断,并置入符合要求的零件,提高板材利用率。同时结合提出的定序优化策略GA-TS(Genetic Algorithm and Tabu Search),对待排零件进行顺序排列,不断改进排样的结果,以获得工艺约束下钣金工业排样的最优解。本文提出基于工艺约束的求解策略可以降低排样的切割时间和路径,提高切割效率;通过与两款商业软件的实验数据进行比较分析,同时对不规则板材的排样进行实验评估,得出本文提出的排样策略能够处理排样问题,并且可以填充零件间空隙,也能够应用在不规则板材中。