博鱼体育登录入口集成钣金优化排料系统集成钣金优化排料系统集成钣金优化排料系统 集 成 钣 金 优 化 排 料 系 统 华中理工大学饶运清郭军宋志刚蔡力钢 摘要 介绍了一个面向钣金集中下料生产模式的优化排样及数控切割编程系统 。 该系统集下料 A u to CU T 零件库的建立与管理、下料计划的自动生成、自动优化套排料、切割工艺设计、数控代码生成、模拟切割仿真及下料信息管理为一体。 详细说明了 系统的总体结构及运行流程、面向对象的数据结构和系统主要功能 A u to CU T 模块。 最后给出了一个系统运行实例。 关键词 优化排样 集中下料 数控切割 自动编程 信息...

　　集成钣金优化排料系统 集 成 钣 金 优 化 排 料 系 统 华中理工大学饶运清郭军宋志刚蔡力钢 摘要 介绍了一个面向钣金集中下料生产模式的优化排样及数控切割编程系统 。 该系统集下料 A u to CU T 零件库的建立与管理、下料

　　、面向对象的数据结构和系统主要功能 A u to CU T 模块。 最后给出了一个系统运行实例。 关键词 优化排样 集中下料 数控切割 自动编程 信息建立钣金零件库和产品结构树。 其中钣金零件信1 概述( ) 息 包括从通用 如 系统输入的零件 CA D A u to CA D 在钣金零件生产中, 材料消耗在总成本中占有很 () 几何信息 直接通过接口模块进行转换和交互输入的大的比例。传统的钣金零件生产企业大多采用“分散分 () 零件非几何信息 如零件名称、图号、材质、板厚等, 产( 块”的下料方式和物料管理模式, 各机加工分厂 或车 品结构信息是指具有“产品—部件—零件”层次关) (间独自拥有自己的排料软件系统 大多是单机单用的 系的产品结构模型, 该信息既可通过人机交互方式输) 孤立型排样系统, 并直接向总厂物料供应部门领用板 () 料。由于各分厂 或车间之间相对独立, 使得材料利用 表中直接获取。上述入, 也可以通过接口方式从 BOM率难以控制、余料不能充分利用, 造成全厂生产和管理 信息库是后续生成切割下料计划和进行批量式优化排上的混乱。目前很多企业已经意识到上述问题, 逐渐向 料的基础博鱼体育。( “集中下料”方式 即对全厂的钣金零件进行统一的采 ) 购、排样、发放和管理转变。 为适应这一转变, 必须要 有面向集中下料的新型钣金排样系统的支持。 本文结 合工厂的实际情况, 研制开发了一套面向集中下料的 生产管理模式, 集中下料零件库的建立与管理、下料计 划的自动生成、自动优化套排料、切割工艺设计、数控 代码生成、模拟切割仿真及下料信息管理为一体的钣 金排料系统 。A u to CU T 2 系统的总体结构 A uto CUT 为适应集中下料模式, 系统在信息管 A u to CU T 理上采用数据库管理技术, 以钣金零件数据及产品结 构树的建立与管理为基础, 对所有的钣金零件、部件和 产品进行统一控制和管理; 在系统功能上, 以批量式自 图 1系统的总体结构及工作流程 A u to CU T 动优化套排料技术为核心, 分别实现以产品、部件为单 对指定的下料计划进行自动排样可形成一对多位的批量式排料, 并兼顾以零件为单位的零星下料; 在 ( ) 一个下料计划对应多张排料图的排料结果, 对该结系统输出上, 将排样及下料结果以各种不同的报表、图 形和文件方式分别提交生产部门和物料管理部门, 作 果进行交互式调整和切割工艺规划后则形成实际可供为工时定额计算、材料消耗和物料采购的依据。A u to 切割的“切割排料图”, 在此基础上实现数控代码的自 动生成, 并通过模拟切割仿真对自动生成的代码进行 校核。 系统的总体结构及工作流程如图 1 所示。CU T 如图中所示, 通过输入钣金零件信息和产品结构 Ξ 863ƒ应用工厂项目。 C MI S 建立起零件几何信息模型。系统数据结构 3 A uto CUT ( ) 2非几何信息及产品结构 系统的数据结构采用面向对象的设计 A u to CU T 交互方式输入零件名称、图号、方法, 分别建立“零件”、“轮廓”、“图素”、“轨迹”等对象 息和所属部件ƒ产品信息, 建立 类, 在这些对象类中分别封装了对象的属性以及对这 件”层次关系的产品结构模 些对象的操作方法。例如, 在零件对象中封装了零件的 表中直接获取上述有式从 有关属性如索引号、存储文件名、零件材质、板厚、所含 BOM 轮廓对象指针等以及对零件对象的操作方法如显示、 ( ) 3零件库管理与维护 可删除、计算周长ƒ面积ƒ重量、几何变换等。 一张排料图 追加、更新、删除、图形浏览、图形由若干零件对象实例以动态结构数组的方式构成, 一 查询、排序、查找等各种数据库操个零件对象又由若干轮廓对象实例以动态结构数组的 412 下料计划生成模块 方式构成, 一个轮廓对象则由若干图素对象实例以单 因为在钣金零件数据库中向链表的方式构成。“轨迹”是指可用于直接切割的轮 廓扩展, 其中包含有满足切割工艺要求的辅助信息如 息, 因此 系统可在钣 A u to CU T 切割引入引出线等。轨迹对象则由轮廓对象派生而成。 上分别自动生成下料产品库、下上述数据结构可用面向对象的 ƒ标记方 Co adYo u rdo n 库。 用户可根据实际生产需求选()法表示如下 图 2。 任何一种生成下料计划。 ( ) 1以产品方式生成下料计 料产品中自动归类统计出具有相 料零件, 从而实现多产品混排和 ( ) 2以部件方式生成下料计 料部件中自动归类统计出具有相 料零件, 从而实现多部件混排和 ( ) 3以零件方式生成下料计 顾零星下料的生产方式, 作为对 413 优化排样模块 优化排样是 系 A u to CU T 是实现集中下料的关键。 ( ) ( 1对多批量单种类零件 排、普通双排、对头单排、对头双 法, 并达到接近最优的排样效果 ( ) 2对多种类零件实现基于 系统面向对象的数据结构 图 2A u to CU T 全自动优化套排料, 并将各种单 实践表明: 上述面向对象的数据结构能很好地实 , 从而达到较佳的述混排算法中 现 系统的信息集成, 为面向集中下料的钣 A u to CU T () 3具有对剩余板材形状的金排样系统的开发打下了良好的基础。 剩余板材上实现自动优化排料。 的余料使用提供了技术支持。4 系统主要功能模块 A uto CUT () ( 4具有批量试排料功能 即 系统主要由钣金零件库的建立与管理 A u to CU T ) 板上进行自动排料, 为企业模块、下料计划生成模块、自动优化排料模块、人机交 料管理提供依据。互排料模块、切割工艺设计及轨迹规划模块、自动编程 ( ) 5系统提供丰富的零件交模块、切割仿真模块和统计报表输出模块组成。 料结果进行调整以进一步提高材 411 钣金零件库的建立与管理 互方法有零件成组、自动靠拢、平( ) 1几何信息输入 直接读取 系统或 A u to CA D 系统生成的 文件, 自动抽取其中的实 CA D D X F 共边、共点、镜像、复制、跨钢板拖体信息如直线、圆弧、圆、多义线、拟合线、块等, 并自动 量等。过滤非轮廓信息, 通过图素排序形成封闭轮廓而 () 6提供面向加工的交互排?36? 行考虑切割工艺、切割工时、切割 ? 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 414 切割工艺设计及轨迹规划模块 5 系统运行实例 A uto CUT 系统的切割工艺设计及轨迹规划模块 A u to CU T ( 是本系统实用化的关键模块之一。因为将一张“优化排 现以某金属结构件厂需下料的一批钣金零件 共 ) 7 种 24 件为例, 给出 系统运行后生成的 样图”变为一张“切割排样图”, 必须经过合理的切割工A u to CU T ( ) 艺设计及切割轨迹规划。系统提供各种轮 自 动排样图 图 3和进行工艺处理后的切割排料图A u to CU T () 图 4。廓操作手段和轨迹规划功能来完成上述转变。 ( ) 系 统 设 定 的 排 样 参 数 为: 钢 板 规 格 1150× 1灵活的轮廓操作功能 可对零件轮廓进行自 mm 动排序、反向、更改起点、合并、缩放、查询等各种操作 630×12, 材质 —边框余量 20零件 234, mm mm Q A mm 以满足切割工艺要求。 间隔 8; 工艺参数为: 切割引入线, 切割 mm mm ( ) 引入弧直径 10, 切割引出线轮廓等距缩放和自动割缝补偿 对零件轮廓 mm mm 1000。 下料结果: 材料利用率 77% , 零件毛重 ƒ的“等距缩放”可完成零件的割缝补偿而保证零件下料 mm m in 2 93114, 零件 面 积 014944, 零 件 周 长 151725, 尺寸。 可选择单个轮廓等距缩放、单个零件等距缩放、 k g m mm 切割工时 15172。m in全部零件等距缩放三种方式, 并可参数设置割缝宽度。 ( ) 3设置切割引弧点和引入引出线 以自动或交 互 方 式 设 置 轮 廓 的 切 割 引 弧 点 和 切 割 引 入 引 出 线 ( ) 弧, 并可参数设置弧孔大小和引入引出线的长度或 引入弧的直径。 ( ) 4轮廓自动跟踪和切割轨迹规划 对零件轮廓 系统生成的自动排样图 图 3图 4 工艺处理后的切割排料A u to CU T 进行自动跟踪以形成实际的切割轨迹, 或对局部切割 (轨迹重新规划以满足特殊工艺要求 如防变形切割、共 6 结束语2 ) 边切割、多零件边割等。 系统开发紧密结合工厂的实际情况,A u to CU T ( ) 5轨迹自动干涉检查 对切割轨迹进行干涉检 查可保证切割轨迹的安全性和正确性。系 为钣金下料由分散型向集中型的转变提供了有力的技A u to CU T 统提供各种动态和静态的干涉检查功能, 包括零件之 术支撑。该系统目前已在若干工厂投入使用, 并产生了间的重叠和包容性检查、零件超钢板边界检查博鱼体育、轮廓引 一定的经济效益和社会效益, 除可简化生产操作、节约 入引出线干涉检查、轮廓引弧孔干涉检查等等。 工时、提高功效、提高产品质量、

　　生产管理外, 最显 415 图形自动编程及切割仿真模块 著的体现在材料利用率的大幅度提高和产品成本费用图形自动编程是指将“切割排样图”转变为数控程 的降低上。以某中等规模的工程机械厂为例, 年钢板下序指令。系统除支持 和 两种标 A u to CU T ISO E SS I 料量为 112 万 人工排料时的平均材料利用率一般仅 , t准数控代码

　　外, 还提供开放式 ƒ码格式配置, G M 用户可根据机床特点进行准备功能辅助功能定义, 使 在 65% 左右, 采用 系统通过计算机优化排 A u to CU T 样材料利用率可平均提高 10 个百分点, 以每吨钢板按之适应不同型号的数控切割机床。另外, 系统还支持冲 3500 元计算, 则 1 年可节省 材 料 费 用 420 万 元 人 民孔和切割两种并存的加工方式博鱼体育。 币, 经济效益十分显著。 系统实现编程ƒ仿真一体化, 提供基于A u to CU T 系统在 ƒ环境下采用 95代码驱动的模拟切割仿真功能, 具有可任意切换 A u to CU T W in dow sN T N C 面向对象的编程技术开发, 系统稳定, 操 + + 的连续和单步两种仿真模式, 在仿真过程中可任意局 V isu a l C 作界面友好, 具有良好的推广应用前景。部放大。 用户可根据仿真结果修改切割轨迹或 代 N C 参 考 文 献码直到满足要求。 1 饶运清, 王瑜辉, 刘延林 1 二维 激光切割的工程应用 1 华中理 CN C 416 统计报表输出模块( ) 工大学学报, 1994, 22 10: 9, 14该模块对某一下料计划对应的有关数据及下料结 2 饶运清 1 板材件数控火焰切割 系统 1 计算机辅助设计与制 CAM 果进行统计报表输出, 这些报表包括下料计划报表, 计 ( ) 造, 1998 4 划下料零件分组报表、所有的排料图及其零件清单和 第一作者: 饶运清, 湖北武汉市华中理工大学机械 代码清单、下料结果报表、材料消耗报表、钢板消N C 学院, 邮编: 430074 ()( ) 编辑 周富荣收稿日期: 1999—01—14

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