批量智能型、參數(shù)化1:1刨邊工藝圖繪制軟件

文 張文銘，李習(xí)冬 大明重工有限公司

機械加工技術(shù)和管理技術(shù)的柔性化是多品種、小批量生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢。由于產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，常規(guī)工藝在某些方面已不能完全滿足需求，為了滿足客戶需求和提高產(chǎn)品的競爭力，工業(yè)先進國家將工藝技術(shù)與其他管理技術(shù)相結(jié)合，從而提出柔性化要求。國外專家認(rèn)為，機械制造工程就是把制造工藝與管理技術(shù)融為一體，即工藝人員應(yīng)把硬技術(shù)（工藝技術(shù)、工藝、裝備）與軟技術(shù)（軟件、生產(chǎn)計劃等管理技術(shù)手段）進行綜合管理，如基于成組技術(shù)的參數(shù)化工藝思想等。

刨邊工藝制作現(xiàn)狀及存在的問題

大明重工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點是多品種、小批量，目前技術(shù)部制作的刨邊工藝大多調(diào)用已有模板，對需要調(diào)整的地方進行人工修改、人工計算對角線長度，對于企業(yè)所制定的刨邊標(biāo)準(zhǔn)和文件命名規(guī)則的執(zhí)行，也是借助人工記憶或查詢手冊的方式。這種簡單模板化方式在處理零散刨邊工藝時工作效率也很高，其缺點是在無模板或工藝差異比較大時工作效率會明顯降低，特別是需要多處人工調(diào)整時很容易出錯，而且文件中的一些技術(shù)要求仍需人工判斷，如果處理批量零件的刨邊工藝，工作效率會變得更低，出錯風(fēng)險會很高。

刨邊工藝存在的問題其實也是大多數(shù)企業(yè)工藝管理中存在的問題，所謂“工藝信息管理”，往往只是片面追求單個工藝文件結(jié)果的數(shù)字化和簡單模板化，而忽略了工藝文件制作過程的程序化、智能化處理。近年來，大明重工少數(shù)分公司開發(fā)了單獨和批量刨邊工藝?yán)L制二次開發(fā)軟件，這類軟件理念非常先進，實際使用效果非常滿意，有些甚至申報了發(fā)明專利，但由于大明各分公司間的繪圖習(xí)慣不同，實際需求也存在明顯差異，如大明總部刨邊工藝的板材俯視圖要求是1:1 繪制的，而大明重工的刨邊軟件只有繪制板材俯視圖示意圖的功能，加上該刨邊軟件也缺乏對U 形坡口的生成功能，造成這種先進的軟件思想和技術(shù)不能在大明全公司廣泛使用，無法發(fā)揮更大的效能。

2022 年底，大明總部技術(shù)部敏銳地看到了這一點，主動與大明重工相關(guān)技術(shù)人員取得聯(lián)系，提出具體需求且有意愿協(xié)助開發(fā)適用于大明總部需求的批量刨邊工藝軟件，經(jīng)過一年的努力，終于獲得成功。

系統(tǒng)分析

可行性分析

中望CAD 是大明使用的主要軟件工具，其功能強、用戶界面友好，同時它也是一個二次開發(fā)平臺。VBA 作為中望CAD 支持的第三代開發(fā)工具，是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，它繼承了VB 語法簡單、功能強大的特點，用戶可根據(jù)需要隨意定制中望CAD 應(yīng)用程序，自動執(zhí)行一些規(guī)范化的設(shè)計任務(wù)，大大提高了工作效率。我們把這種能滿足特定目的的CAD 軟件程序稱為專業(yè)CAD 程序，其特點是專業(yè)、高效且非常容易推廣應(yīng)用。只要開發(fā)者能編制出這樣的軟件，只需對最終用戶進行較少培訓(xùn)，一個新手也能像熟練工快速完成任務(wù)。

功能分析

參數(shù)化編程的實質(zhì)就是將圖形信息儲存在程序中，用一組變量記錄圖形的幾何參數(shù)，用一些賦值語言表達這些幾何參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，然后調(diào)用一系列繪圖語句來描述圖形的拓樸關(guān)系，圖形尺寸變化時圖形隨之被更新。這種方法的優(yōu)點在于程序編好后，操作簡單，特別對于復(fù)雜的圖形效率比人工處理高很多，一般適用于結(jié)構(gòu)固定的系列產(chǎn)品，而大明刨邊工藝的特點正好符合這一要求。

總體設(shè)計

系統(tǒng)框架圖分析

系統(tǒng)功能框架圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能框架圖

坡口編碼規(guī)則

建立坡口編碼規(guī)則。矩形和扇形板材左、右、上、下四條邊分別用A、B、C、D 表示，同時為每條邊提供五種刨邊坡口類型選項：單面、雙面、多面坡口，單面U 形、雙面U 形坡口，分別用A、B、C、D、E 為前綴，用前綴+坡口參數(shù)的編碼形式表示坡口的具體特征信息。

⑴無坡口編碼方法?？瞻?。

⑵單面坡口編碼方法。

①A+坡口角度。例：A30。

②A+坡口角度+L+鈍邊長度。例：A30L2。

③A+坡口角度+L+鈍邊長度+T+鈍邊公差。例：A30L2T0.5。

④A+垂直厚度方向坡口長度+V+厚度方向坡口長度。例：A19V5。

⑤A+垂直厚度方向坡口長度+V+厚度方向坡口長度+T+鈍邊公差。例：A19V5T0.5。

⑥在AB 坡口方向或CD 坡口方向中有ZZ、ZF、FZ、FF 四個選項做選擇。如AB 坡口方向選擇ZF，Z 表示A 面單面坡口、坡口方向為正（與TOP 面一致）；F 表示B 面單面坡口、坡口方向為反（與TOP 面相反）。CD 坡口方向的選項與AB 坡口方向相同，含義類似。

⑶雙面坡口編碼方法。

①B+ 坡口角度1+L+ 直邊長度1+“-”+坡口角度2+L+直邊長度2。例：B30L2-45L3，默認(rèn)尺寸標(biāo)注樣式代號為1。

②B+ 坡口角度1+L+ 直邊長度1+“-”+ 坡口角度2+L+ 直邊長度2+“+”+尺寸標(biāo)注樣式代號。例：B30L2-45L3+2。標(biāo)注樣式如圖2 所示。

圖2 雙面坡口標(biāo)注樣式

③B+垂直厚度方向坡口長度1+V+直邊長度1+“-”+垂直厚度方向坡口長度2+V+直邊長度2+“+”+尺寸標(biāo)注樣式代號。例：B19V5-19V5+2。

⑷多面坡口編碼方法。

將常見的六類多邊坡口進行編號并附以相應(yīng)的圖片，如圖3 所示，放在空白刨邊明細(xì)表文件模板底部，供用戶參考，用戶只需按如下規(guī)則填寫即可。

圖3 多面坡口標(biāo)注樣式

①C+多面坡口編號。例：C1。

②C+多面坡口編號+（需要放大視圖）。例：C1+。

⑸單面U 形坡口編碼方法。

①D+坡口角度+L+鈍邊長度+R+圓弧半徑。例：D20L3R6。

②D+坡口角度+L+鈍邊長度+T+鈍邊公差。例：D20L3R6T0.5。

坡口方向的表示方法與單面坡口類似。

⑹雙面U 形坡口編碼方法。

①E+ 坡口角度1+L+ 直邊長度1+R+圓弧半徑1+“-”+坡口角度2+L+直邊長度2+R+圓弧半徑2。例：20L26R6-20L26R6，默認(rèn)尺寸標(biāo)注樣式代號為1。

②E+坡口角度1+L+直邊長度1+R+圓弧半徑1+“-”+坡口角度2+L+直邊長度2+R+圓弧半徑2+“+”+尺寸標(biāo)注樣式代號。例：E20L26R6-20L26R6+2。尺寸標(biāo)注樣式代號與雙面坡口類似。

軟件界面及功能說明

該軟件由兩部分組成：Excel 前端和CAD 后端。

⑴Excel 前端界面及功能說明。它是一個Excel 宏文件，由刨邊坡口代碼表示法、sheet1 表單、主菜單3 張表單組成。刨邊坡口代碼表示法對五類坡口及其代碼的含義及使用方法做了詳細(xì)的文字說明和圖示說明；sheet1 表單負(fù)責(zé)輸入件號、名稱、板材數(shù)據(jù)、坡口參數(shù)、零件類型、坡口方向、圖幅等，見表1；主菜單界面如圖4 所示，表單中有“比例、重量、切割米數(shù)”命令，能自動批量根據(jù)零件類型、板材數(shù)據(jù)和圖幅生成對應(yīng)的制圖比例、重量、切割米數(shù)，并填寫在與件號對應(yīng)的位置。

表1 批量刨邊軟件Excel 前端文件中sheet1 表單數(shù)據(jù)

圖4 Excel 前端主菜單界面

⑵CAD 后端軟件界面及特點。軟件界面如圖5 所示，具有如下特點。

圖5 CAD 后端軟件界面

①內(nèi)嵌性。能無縫內(nèi)嵌在目前公司使用的中望CAD 菜單中，如圖6 所示。

圖6 菜單位置

②板材圖形參數(shù)1:1 繪制。本軟件為板材左、右、上、下四條邊每邊提供五種刨邊坡口類型，用戶只需在對應(yīng)的Excel 文件中填寫板材相關(guān)信息，見表2，并按坡口編碼規(guī)則填寫對應(yīng)參數(shù)，CAD 后臺軟件能自動根據(jù)Excel 文件中信息批量為每個板材生成圖框、填寫零件信息、繪制1:1 板材外形圖和對應(yīng)的坡口圖并標(biāo)注尺寸，如圖7 所示。

圖7 批量繪制含圖框、1:1 板材外形圖及坡口圖形完整的刨邊工序圖（局部）

③坡口圖形的系列化、參數(shù)化繪制。CAD 后臺軟件根據(jù)Excel 坡口代碼自動判斷坡口類型，讀取坡口參數(shù)，從而準(zhǔn)確繪制出坡口。

④通過判斷Excel 文件中坡口方向自動繪制對應(yīng)方向的坡口。

⑤通過判斷Excel 文件中坡口內(nèi)容自動判斷刨邊與否并區(qū)別表示。在刨邊明細(xì)表中需要刨的邊，在相應(yīng)單元格中填寫坡口編碼，反之，在相應(yīng)單元格中用空白表示。軟件能自動讀取刨邊明細(xì)表中的坡口信息，自動判斷刨邊與否，且繪制板材外形圖時在需刨邊的位置用白線表示，對不需要刨邊的位置用綠線表示，出圖時將白線打印成粗線，綠線打印成細(xì)線。同時，還能實現(xiàn)在需要刨邊的左邊繪制坡口圖而不需要刨邊的右邊不出具坡口圖的效果，使用戶以最直觀的方式獲得信息，如圖8 所示。

圖8 需刨邊與不需刨邊效果對比

⑥自動判斷多面坡口是否需要放大處理，并給出相應(yīng)結(jié)果。一般情況下多面坡口只需像其他類型的坡口不需要放大視圖，但有些多面坡口圖形相對較復(fù)雜，尺寸較多，實際生產(chǎn)中需要對其采用局部放大的表示方法，軟件能通過自動判斷進而引導(dǎo)繪制出如圖9 所示的表達效果。

圖9 正常視圖與放大視圖效果對比

⑦智能性。如果僅提供參數(shù)化功能是不能完全滿足實際需要的，因為實際工作中刨邊工藝還需要根據(jù)一些具體情況補充一些其他內(nèi)容，本軟件能自動根據(jù)板材數(shù)據(jù)和坡口數(shù)據(jù)給出相應(yīng)提示。如根據(jù)板材長度和寬度自動判斷是刨邊還是機加工，當(dāng)板材長度尺寸小于100mm 時自動在圖紙右上角注明“所有坡口轉(zhuǎn)機加工處理”；當(dāng)板材寬度和長度之比介于0.8 ～1 時，能自動在圖中右上角出具相關(guān)提示“注意區(qū)分長度和寬度”；當(dāng)坡口角度不小于75°或坡口對應(yīng)的直邊長度不小于70mm時，軟件能自動給出提示并引導(dǎo)用戶在圖中標(biāo)出“該坡口需轉(zhuǎn)機加工”，如圖10 所示；有力的防呆措施，當(dāng)Excel前端文件遺漏填寫比例時，點擊文件保存后或直接運行CAD 后臺軟件就會在前后端軟件環(huán)境中自動出現(xiàn)提示信息，從而保證軟件正常運行。

圖10 坡口角度過大提示信息及自動引導(dǎo)加注相關(guān)標(biāo)識

⑧批量打印功能。批量刨邊件一般數(shù)量很多，如果單獨打印會大大增加出圖時間和出錯率，進而影響交圖時間，故設(shè)置批量打??；一般批量打印圖幅有A3 和A4 兩種，故在軟件界面上分別設(shè)置打印圖幅選項；若圖紙有若干項不需打印則采用在圖框中對角位置劃一條斜線的方式，讓程序自動甄別。

結(jié)束語

CAD 系統(tǒng)能否真正體現(xiàn)出它的存在價值，最明顯的標(biāo)志就是專業(yè)軟件的設(shè)計。本次實踐證明，在某個專業(yè)性很強的設(shè)計上，它確實能夠替代工程師！軟件成果的提升和推廣，單靠技術(shù)人員的力量還是遠遠不夠的，特別需要有敏銳目光的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)從更高的位置審視各分公司需求的相似點和差異點、了解現(xiàn)有人才和軟件現(xiàn)狀、集中專門的人力物力進行開發(fā)并推廣至全公司范圍，只有這樣，才能讓企業(yè)真正成為技術(shù)成果最大化的受益者。

本套軟件創(chuàng)造性地建立了一套能完整反映刨邊坡口特征的編碼規(guī)則，非常方便用戶使用，借助它實現(xiàn)了按總部需求快速批量出具刨邊工藝圖紙，在幾分鐘內(nèi)即可完成之前一個人一、二天的工作量，大大提高了工藝編制的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和工作效率，實現(xiàn)了按規(guī)定格式將用戶要求清晰地表達在一個Excel 表格中。技術(shù)人員借助本軟件在分秒間即可實現(xiàn)快速讀取、快速出圖，為生產(chǎn)企業(yè)向智能制造方向邁進奠定了良好的基礎(chǔ)，非常值得有相似需求的企業(yè)借鑒。

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中華服飾

永不褪色的仙女裙

間裙

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唐代流行兩種以上顏色的布帛間隔相拼的多褶長裙，稱“間裙”或“間色裙”。

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基本特點：裙子下長曳地 上窄下寬 裙子上設(shè)有12 個破

輕解淺析：簡樸武則天 始有 七破裙

后設(shè)十二布 得名十二破

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上窄下寬型 裙擺長曳地