機(jī)械加工車間板材數(shù)控下料方法分析

梁春鴻

摘 要：當(dāng)前工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域中，板材下料是其加工生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)中的重要關(guān)鍵程序，其板材下料直接關(guān)系到其生產(chǎn)環(huán)節(jié)效率、質(zhì)量以及成本，因此工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域關(guān)于機(jī)械加工板材下料研究廣泛且深入，大多圍繞著其板材套裁排樣和數(shù)控切割優(yōu)化上面。筆者結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，主要研究探討基于AutoCAD平臺開發(fā)的板材排樣軟件和DXF文件標(biāo)準(zhǔn)的條件環(huán)境下，提出板材數(shù)控加工生產(chǎn)過程中，代碼自動生成和仿真加工生產(chǎn)的的方法，通過該方法能夠使得AutoCAD軟件及其圖形信息資源得到更深層次和廣泛深入的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 板材排樣 數(shù)控下料 DXF文件

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（b）-00101-01

在機(jī)械加工行業(yè)領(lǐng)域，板材下料已經(jīng)成為關(guān)系到企業(yè)核心競爭力和規(guī)模擴(kuò)大發(fā)展的普遍存在問題，不同企業(yè)加工車間生產(chǎn)模式、板材下料、工藝技能的不同，其生產(chǎn)效率、質(zhì)量和經(jīng)營利潤也不同。對于不同生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)模式，企業(yè)就需要結(jié)合其生產(chǎn)產(chǎn)品狀況和生產(chǎn)效能情況開發(fā)相應(yīng)的生產(chǎn)下料和作業(yè)管理系統(tǒng)，下面文章就對其進(jìn)行論述。

1 機(jī)械加工板材數(shù)控下料及其板材排樣軟件系統(tǒng)

針對機(jī)械加工車間板材下料特征，我們可以在AutoCAD平臺開發(fā)相應(yīng)符合企業(yè)的板材下料生產(chǎn)作業(yè)管理系統(tǒng)，通過其生產(chǎn)零件、板材狀況和生產(chǎn)工藝要求來綜合優(yōu)化，確定科學(xué)合理的排樣模塊，然后得出材料利用率最高的零件排放位置工程圖，并輸入到AutoDAD上生成排樣工藝圖。而在該生產(chǎn)模式排樣系統(tǒng)中，數(shù)控代碼自動生成和數(shù)控仿真功能模塊的實(shí)現(xiàn)，其關(guān)鍵在于AutoCAD排樣圖形信息的自動獲?。ˋutoCAD內(nèi)置編程語言AutoLISP、OjectARX、ActiveX Automation、Drawing Interchange File等等，其中Drawing Interchange File是DXF的簡稱，也就圖形交換文件）通過上述方式能夠借助任意平臺和文本編輯來實(shí)現(xiàn)圖形信息的讀取編輯。

本系統(tǒng)是基于機(jī)械加工計(jì)算機(jī)板材排樣軟件系統(tǒng)集成研究開發(fā)的，其包含了排樣模塊零件的排樣工藝圖，然后通過DXF文件格式輸出，借助系統(tǒng)數(shù)控、仿真模塊實(shí)現(xiàn)板材數(shù)控下料程序的自動生成和仿真模擬效能。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用的AutoCAD所有圖形文件內(nèi)容，能夠讀寫、更改文件并加載到相應(yīng)平臺形成新的圖形數(shù)據(jù)庫，而且其DXF任意圖形訪問操作也可以自動隨意閱讀編輯圖形，實(shí)現(xiàn)高度自動生成和模擬，有效提高其生產(chǎn)作業(yè)效率和質(zhì)量和生產(chǎn)管理。

2 DXF文件模塊及其操作方法

DXF文件模塊主要分為7個(gè)組成部分，都是由組代碼和組值生成的，每個(gè)部分都有起始和結(jié)束段括起。起始段包括字符串SECTION和列出段名稱字符串兩組代碼，分別是0和2，結(jié)束段則是代碼為0的字符串EDNSEC。

讀取DXF文件信息只需要讀取其數(shù)控加工圖形等關(guān)鍵幾何信息，包括圓形圓心位置及半徑，直線起始點(diǎn)等。一般DXF文件中圖形信息記錄都是按照圖形繪制先后來排序的，雖然排樣系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動生成的排樣工藝圖來作為基礎(chǔ)，然而這種人機(jī)合作過程也會有調(diào)整交互，再加上數(shù)控加工流程標(biāo)準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)，其排樣圖中實(shí)體圖形加工順序要和DXF文件圖形信息一致，因此工作人員讀取DXF文件排樣圖后對比工藝圖流程重新排序，這樣才能確保其圖形數(shù)據(jù)表單簡潔清楚，同時(shí)對有序數(shù)控編程和車間PDM系統(tǒng)材料管理、工作時(shí)間提供數(shù)據(jù)圖形參考作用。

3 工藝排序數(shù)控代碼生成及仿真設(shè)計(jì)

在其工藝排序方面兩個(gè)排序原則：第一，以排樣圖鋼板左下方邊界其工序端點(diǎn)，也就是用戶坐標(biāo)原點(diǎn)，然后按照各個(gè)實(shí)體工藝基準(zhǔn)點(diǎn)到工序基準(zhǔn)點(diǎn)之間的最短距離為依據(jù)作為加工起點(diǎn)；第二，對于不相交的實(shí)體工藝圖加工排序則主要按照刀具行程最短距離為依據(jù)參考值，如下圖所示，如果分別按照DXF文件讀取和工藝要求加工，其順序就是CGIABFDHE和ABEDIHGFC。

由于其DXF文件讀取順序和工藝加工順序不同，就要對讀取信息重新排序，其流程步驟如下：第一，借助region all和Boolean方法定義實(shí)體面域，并進(jìn)行交差并運(yùn)算定位各實(shí)體位置關(guān)系分開單實(shí)體（如上圖中陰影A），和環(huán)形實(shí)體（如上圖陰影D）。第二，通過pljoin all和vlax-curve-getarea將環(huán)形實(shí)體轉(zhuǎn)變?yōu)榉忾]多義線并獲得相應(yīng)封閉線的包容面積，這樣通過分析表面積值大的外輪廓線就能夠推出環(huán)形實(shí)體各圖元的位置，實(shí)現(xiàn)環(huán)形實(shí)體的預(yù)處理。第三，將定義點(diǎn)為記錄類型作基礎(chǔ)，構(gòu)造雙向鏈接，每條鏈代表一個(gè)封閉環(huán)，而讀取封閉線的DXF文件中點(diǎn)與點(diǎn)之間的順序就能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)的聯(lián)結(jié)，如果加工方向與其順序相反，就要借助reverse指令將其排序排列。第四，每個(gè)指針定位一條鏈，通過這種指針定位就能夠構(gòu)成定位指針數(shù)組?？紤]不同加工模式習(xí)慣和客觀條件，其加工起點(diǎn)會由人機(jī)交互過程來確定，然后讀取鏈表點(diǎn)信息就能夠?qū)崿F(xiàn)其數(shù)控加工代碼的自動生成，這就是工藝排序流程。

在其數(shù)控代碼生成方面，主要借鑒了典型編程理論，通過分解不同圖形轉(zhuǎn)化為直線和圓弧的典型組合，然后將所調(diào)用數(shù)控命令來進(jìn)行編程，一般只會應(yīng)用到快速定位、直線、順時(shí)針圓弧、逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)等4種。首先調(diào)用快速定位加工起點(diǎn)（環(huán)形圖形先內(nèi)后外順序），然后根據(jù)其鏈表下一點(diǎn)坐標(biāo)的圓弧/直線等圖形信息的讀取來確定所需使用數(shù)控指令，通過這種步驟反復(fù)過程來完成數(shù)控代碼的生成。

在其仿真設(shè)計(jì)方面，主要借助Delphi可視化Windows的編程程序軟件來讀取相應(yīng)NC代碼獲取加工信息，然后調(diào)用繪圖指令（圓、直線等）和Delphi的timer控件、canvas控件來實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的模擬，主要有加工軌跡、加工狀態(tài)、加工時(shí)間的模擬和仿真顯示，借助該設(shè)計(jì)流程就能夠檢查考核其NC程序的準(zhǔn)確度和可行性。

4 結(jié)語

綜上所述，借助AutoCAD強(qiáng)大的板材排樣系統(tǒng)和繪圖功能能夠提供專業(yè)高效的設(shè)計(jì)排樣環(huán)境，從而科學(xué)提高其實(shí)體圖形排樣的質(zhì)量和優(yōu)化性，有利于最大程度降低其板材等原料的損耗浪費(fèi)，而科學(xué)的數(shù)控下料、自動生成的數(shù)控加工程序和仿真在大大降低毛胚余的同時(shí)，還能夠大幅度地提高其工藝設(shè)計(jì)人員、工作人員和管理人員的工作效率和質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工車間的科學(xué)加工和生產(chǎn)。

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