机械加工车间板材数控下料方法分析

冯文璞 吴永锋

摘 要：当前工业机械生产领域中，板材下料是其加工生产作业环节中的重要关键程序，其板材下料直接关系到其生产环节效率、质量以及成本，因此工业行业领域关于机械加工板材下料研究广泛且深入，大多围绕着其板材套裁排样和数控切割优化上面。笔者结合个人经验，主要研究探讨基于AutoCAD平台开发的板材排样软件和DXF文件标准的条件环境下，提出板材数控加工生产过程中，代码自动生成和仿真加工生产的的方法，通过该方法能够使得AutoCAD软件及其图形信息资源得到更深层次和广泛深入的应用。

关键词：机械加工 板材排样 数控下料 DXF文件

在机械加工行业领域，板材下料已经成为关系到企业核心竞争力和规模扩大发展的普遍存在问题，不同企业加工车间生产模式、板材下料、工艺技能的不同，其生产效率、质量和经营利润也不同。对于不同生产任务和生产模式，企业就需要结合其生产产品状况和生产效能情况开发相应的生产下料和作业管理系统，下面文章就对其进行论述。

1 机械加工板材数控下料及其板材排样软件系统

针对机械加工车间板材下料特征，我们可以在AutoCAD平台开发相应符合企业的板材下料生产作业管理系统，通过其生产零件、板材状况和生产工艺要求来综合优化，确定科学合理的排样模块，然后得出材料利用率最高的零件排放位置工程图，并输入到AutoDAD上生成排样工艺图。而在该生产模式排样系统中，数控代码自动生成和数控仿真功能模块的实现，其关键在于AutoCAD排样图形信息的自动获取（AutoCAD内置编程语言AutoLISP、OjectARX、ActiveX Automation、Drawing Interchange File等等，其中Drawing Interchange File是DXF的简称，也就图形交换文件）通过上述方式能够借助任意平台和文本编辑来实现图形信息的读取编辑。

本系统是基于机械加工计算机板材排样软件系统集成研究开发的，其包含了排样模块零件的排样工艺图，然后通过DXF文件格式输出，借助系统数控、仿真模块实现板材数控下料程序的自动生成和仿真模拟效能。该系统结构采用的AutoCAD所有图形文件内容，能够读写、更改文件并加载到相应平台形成新的图形数据库，而且其DXF任意图形访问操作也可以自动随意阅读编辑图形，实现高度自动生成和模拟，有效提高其生产作业效率和质量和生产管理。

2 DXF文件模块及其操作方法

DXF文件模块主要分为7个组成部分，都是由组代码和组值生成的，每個部分都有起始和结束段括起。起始段包括字符串SECTION和列出段名称字符串两组代码，分别是0和2，结束段则是代码为0的字符串EDNSEC。

读取DXF文件信息只需要读取其数控加工图形等关键几何信息，包括圆形圆心位置及半径，直线起始点等。一般DXF文件中图形信息记录都是按照图形绘制先后来排序的，虽然排样系统是以计算机系统自动生成的排样工艺图来作为基础，然而这种人机合作过程也会有调整交互，再加上数控加工流程标准和工序基准，其排样图中实体图形加工顺序要和DXF文件图形信息一致，因此工作人员读取DXF文件排样图后对比工艺图流程重新排序，这样才能确保其图形数据表单简洁清楚，同时对有序数控编程和车间PDM系统材料管理、工作时间提供数据图形参考作用。

3 工艺排序数控代码生成及仿真设计

在其工艺排序方面两个排序原则：第一，以排样图钢板左下方边界其工序端点，也就是用户坐标原点，然后按照各个实体工艺基准点到工序基准点之间的最短距离为依据作为加工起点；第二，对于不相交的实体工艺图加工排序则主要按照刀具行程最短距离为依据参考值，如下图所示，如果分别按照DXF文件读取和工艺要求加工，其顺序就是CGIABFDHE和ABEDIHGFC。

由于其DXF文件读取顺序和工艺加工顺序不同，就要对读取信息重新排序，其流程步骤如下：第一，借助region all和Boolean方法定义实体面域，并进行交差并运算定位各实体位置关系分开单实体（如上图中阴影A），和环形实体（如上图阴影D）。第二，通过pljoin all和vlax-curve-getarea将环形实体转变为封闭多义线并获得相应封闭线的包容面积，这样通过分析表面积值大的外轮廓线就能够推出环形实体各图元的位置，实现环形实体的预处理。第三，将定义点为记录类型作基础，构造双向链接，每条链代表一个封闭环，而读取封闭线的DXF文件中点与点之间的顺序就能够实现点的联结，如果加工方向与其顺序相反，就要借助reverse指令将其排序排列。第四，每个指针定位一条链，通过这种指针定位就能够构成定位指针数组。考虑不同加工模式习惯和客观条件，其加工起点会由人机交互过程来确定，然后读取链表点信息就能够实现其数控加工代码的自动生成，这就是工艺排序流程。

在其数控代码生成方面，主要借鉴了典型编程理论，通过分解不同图形转化为直线和圆弧的典型组合，然后将所调用数控命令来进行编程，一般只会应用到快速定位、直线、顺时针圆弧、逆时针圆弧插补等4种。首先调用快速定位加工起点（环形图形先内后外顺序），然后根据其链表下一点坐标的圆弧/直线等图形信息的读取来确定所需使用数控指令，通过这种步骤反复过程来完成数控代码的生成。

在其仿真设计方面，主要借助Delphi可视化Windows的编程程序软件来读取相应NC代码获取加工信息，然后调用绘图指令（圆、直线等）和Delphi的timer控件、canvas控件来实现数控加工的模拟，主要有加工轨迹、加工状态、加工时间的模拟和仿真显示，借助该设计流程就能够检查考核其NC程序的准确度和可行性。

4 结语

综上所述，借助AutoCAD强大的板材排样系统和绘图功能能够提供专业高效的设计排样环境，从而科学提高其实体图形排样的质量和优化性，有利于最大程度降低其板材等原料的损耗浪费，而科学的数控下料、自动生成的数控加工程序和仿真在大大降低毛胚余的同时，还能够大幅度地提高其工艺设计人员、工作人员和管理人员的工作效率和质量，从而实现机械加工车间的科学加工和生产。

参考文献

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