CN101604344A - 加工顺序自动排列的方法及其计算机系统 - Google Patents

Abstract

一种加工顺序自动排列的方法及其计算机系统，该方法包括如下步骤：设置待加工孔位的排列方案；从工件的二维图形中提取所有待加工孔位顶点的坐标值，并根据每个待加工孔位顶点的坐标值计算出该待加工孔位的几何中心；将所有待加工孔位的几何中心组合为一个二维矩阵，并根据所述设置的排列方案来排列所述待加工孔位的加工顺序，同时给所有待加工孔位标注一个加工序号。利用本发明可以对待加工孔位的加工顺序进行最优化排列，使得加工路径和加工时间最短。

Description

加工顺序自动排列的方法及其计算机系统

技术领域

本发明涉及一种加工顺序自动排列的方法及其计算机系统，尤其涉及一种对低速走丝线切割工件中待加工孔位的加工顺序进行最优化排列的冲模辅助设计系统及方法。

背景技术

电火花线切割加工(Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM)，又称线切割，其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝(称为电极丝)作为电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件、成型刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极、各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等。电火花线切割具有加工余量小，加工精度高，生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用。

根据电极丝的运行速度不同，电火花线切割机床通常分为两类：

一类是高速走丝电火花线切割机床(WEDM-HS)，其电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8-10m/s(指电极丝的运动速度，不是材料被切割的速度)。在高速走丝电火花线切割中，电极丝可重复使用，加工速度较高，但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降。

另一类是低速走丝电火花线切割机床(WEDM-LS)，其电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s(指电极丝的运动速度，不是材料被切割的速度)，电极丝放电后不再使用，工作平稳、均匀、抖动小、加工质量好，但加工速度较低。

由于低速走丝切割速度非常慢，切割速度又根据材质的不同而略有差异，一般切割一个周长10cm、厚度为4cm、材质为钢材的方孔大概要十几个小时。而我们在现实当中会一次性切割几十或者几百个孔，显而易见，要切割很长的时间。在加工孔位数量较多的时候，如果加工孔位的排列不合理，会使得加工路径和加工时间延长。而且，由于在低速走丝线切割中，电极丝不能重复利用，而电极丝又是非常昂贵的材料，如果加工孔位的排列方式不合理，则直接浪费材料。如果多花一小时的时间，就至少要浪费60*60*0.2m的电极丝，另外还导致用电量增加，侵泡加工材料的液体也需要增加。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种自动排列加工顺序的计算机系统，其可对低速走丝线切割工件中待加工孔位的加工顺序进行最优化排列，使得加工路径和加工时间最短。

鉴于以上内容，还有必要提供一种加工顺序自动排列方法，其可对低速走丝线切割工件中待加工孔位的加工顺序进行最优化排列，使得加工路径和加工时间最短。

一种自动排列加工顺序的计算机系统，包括主机，所述主机包括模具设计单元，用于生成各种工件的二维图形，所述主机还包含有加工顺序自动排列单元，该加工顺序自动排列单元包括：排列方案设置模块，用于设置工件的二维图形中待加工孔位的排列方案；几何中心计算模块，用于从工件的二维图形中提取所有待加工孔位顶点的坐标值，并根据每个待加工孔位顶点的坐标值计算出该待加工孔位的几何中心；加工顺序排列模块，用于将所有待加工孔位的几何中心组合为一个二维矩阵，并根据所述排列方案设置模块设置的排列方案来排列所述待加工孔位的加工顺序，同时给所有待加工孔位标注一个加工序号。

所述排列方案包括X轴优先排列方案、Y轴优先排列方案和Z字型排列方案等。所述X轴优先排列方案是指：根据待加工孔位几何中心的X轴坐标值大小来排列所有待加工孔位的加工顺序。所述Y轴优先排列方案是指：根据待加工孔位几何中心的Y轴坐标值大小来排列所有待加工孔位的加工顺序。所述Z字型排列方案是指：将几何中心Y轴坐标值大小在一个固定区间的待加工孔位按照Z字型进行排序。

一种加工顺序自动排列方法，包括如下步骤：设置工件的二维图形中待加工孔位的排列方案；从工件的二维图形中提取所有待加工孔位顶点的坐标值，并根据每个待加工孔位顶点的坐标值计算出该待加工孔位的几何中心；将所有待加工孔位的几何中心组合为一个二维矩阵，并根据所述设置的排列方案来排列所述待加工孔位的加工顺序，同时给所有待加工孔位标注一个加工序号。

所述排列方案包括X轴优先排列方案、Y轴优先排列方案和Z字型排列方案等。所述X轴优先排列方案是指：根据待加工孔位几何中心的X轴坐标值大小来排列所有待加工孔位的加工顺序。所述Y轴优先排列方案是指：根据待加工孔位几何中心的Y轴坐标值大小来排列所有待加工孔位的加工顺序。所述Z字型排列方案是指：将几何中心Y轴坐标值大小在一个固定区间的待加工孔位按照Z字型进行排序。

相较于现有技术，所述的加工顺序自动排列方法及其计算机系统，可以对低速走丝线切割工件中待加工孔位的加工顺序进行最优化排列，使得加工路径和加工时间最短，并节省了加工材料。

附图说明

图1是本发明自动排列加工顺序的计算机系统的较佳实施例的系统架构图。

图2是图1中所示加工顺序自动排列单元的功能模块图。

图3是本发明加工顺序自动排列方法较佳实施例的流程图。

图4是自动排列加工顺序的示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明自动排列加工顺序的计算机系统的较佳实施例的系统架构图。该计算机系统主要包括显示器1、主机2、键盘3及鼠标4，所述主机2包含有模具设计单元20及加工顺序自动排列单元21。其中，模具设计单元20是一种模具自动设计软件(如AutoCAD)，用于在模具设计中生成各种工件的二维图形。所述模具设计单元20包括一个图形数据库30，所述图形数据库30用于存储模具设计单元20生成的工件的二维图形及每个工件的二维图形的属性。所述工件的二维图形的属性包括：工件的二维图形中每个待加工孔位所包含的顶点、每个顶点的坐标值等。每个工件的二维图形都有一个自己的标识，通过该标识可以唯一确定一个工件的二维图形。所述加工顺序自动排列单元21用于对待加工孔位的加工顺序进行最优化排列。

所述主机2连接有显示器1，用于显示模具设计单元20生成的图形和加工顺序自动排列单元21排列出的图形。所述键盘3和鼠标4用作输入设备，可以在生成图形和选择待加工孔位的排列方案时输入数据。

如图2所示，是图1中所示加工顺序自动排列单元21的功能模块图。所述加工顺序自动排列单元21包括排列方案设置模块210、几何中心计算模块211、加工顺序排列模块212和插入模块213。本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软件在计算机中的执行过程，因此在本发明以下对软件描述中都以模块描述。

所述排列方案设置模块210用于设置待加工孔位的排列方案。所述排列方案包括X轴优先排列方案、Y轴优先排列方案和Z字型排列方案等。所述X轴优先排列方案是指：根据待加工孔位几何中心的X轴坐标值大小来排列(升序或降序)所有待加工孔位的加工顺序。所述Y轴优先排列方案是指：根据待加工孔位几何中心的Y轴坐标值大小来排列(升序或降序)所有待加工孔位的加工顺序。所述Z字型排列方案是指：将几何中心Y轴坐标值大小在一个固定区间的待加工孔位按照Z字型进行排序(升序或降序)。

所述几何中心计算模块211用于从工件的二维图形中提取所有待加工孔位顶点的坐标值，并根据每个待加工孔位顶点的坐标值计算出该待加工孔位的几何中心。

所述加工顺序排列模块212用于将所有待加工孔位的几何中心组合为一个二维矩阵，并根据排列方案设置模块210设置的排列方案来排列所述待加工孔位的加工顺序，同时给所有待加工孔位标注一个加工序号。具体而言，如果排列方案设置模块210设置的排列方案为X轴优先排列，则所述加工顺序排列模块212根据所述二维矩阵中待加工孔位几何中心的X轴坐标值大小来排列(升序或降序)所有待加工孔位的加工顺序。如果排列方案设置模块210设置的排列方案为Y轴优先排列，则所述加工顺序排列模块212根据所述二维矩阵中待加工孔位几何中心的Y轴坐标值大小来排列(升序或降序)所有待加工孔位的加工顺序。如果排列方案设置模块210设置的排列方案为Z字型排列，则所述加工顺序排列模块212将所述二维矩阵中几何中心Y轴坐标值大小在一个固定区间的待加工孔位按照Z字型进行排序(升序或降序)。

所述插入模块213用于当有新的加工孔位出现时，将该新的加工孔位插入到已排好的加工顺序中。具体过程如下所述：

首先，所述插入模块213计算出该新的加工孔位的几何中心，并根据该新的加工孔位的几何中心将该新的加工孔位插入到所述二维矩阵中；

其次，所述插入模块213根据所述排列方案设置模块210设置的排列方案，在所述二维矩阵中找到该新的加工孔位的前一个待加工孔位的加工序号，假设该加工序号为X，X为自然数；

再次，所述插入模块213将该新的加工孔位之后的所有待加工孔位的加工序号都加1；

最后，所述插入模块213将该新的加工孔位的加工序号设置为X加1。

如下所述，是以图4为例，说明本发明自动排列待加工孔位的加工顺序的过程。如图4所示，方形和圆形代表待加工孔位，方形和圆形中的数字代表待加工孔位的加工序号。其中，图4A为待加工孔位排列不合理的方案之一。

首先，排列方案设置模块210设置待加工孔位的排列方案，假设设置为X轴优先排列方案(升序排列)。

然后，几何中心计算模块211从图4A中提取所有待加工孔位顶点的坐标值，并根据每个待加工孔位顶点的坐标值计算出该待加工孔位的几何中心。

其次，加工顺序排列模块212将所有待加工孔位的几何中心组合为一个二维矩阵，并根据所述二维矩阵中待加工孔位几何中心的X轴坐标值大小来排列所有待加工孔位的加工顺序，同时给所有待加工孔位标注一个加工序号，排列结果如图4B所示。

如果在图4B中加工序号为7的待加工孔位和加工序号为8的待加工孔位之间插入一个新的加工孔位，则插入模块213将加工序号为8和9的待加工孔位的加工序号都加1，然后将该新的加工孔位的加工序号设置为8，插入该新的加工孔位后的排列结果如图4C所示。

如图3所示，是本发明加工顺序自动排列方法较佳实施例的流程图。步骤S401，用户通过所述排列方案设置模块210设置待加工孔位的排列方案。所述排列方案包括X轴优先排列方案、Y轴优先排列方案和Z字型排列方案等。所述X轴优先排列方案是指：根据待加工孔位几何中心的X轴坐标值大小来排列(升序或降序)所有待加工孔位的加工顺序。所述Y轴优先排列方案是指：根据待加工孔位几何中心的Y轴坐标值大小来排列(升序或降序)所有待加工孔位的加工顺序。所述Z字型排列方案是指：将几何中心Y轴坐标值大小在一个固定区间的待加工孔位按照Z字型进行排序(升序或降序)。

步骤S402，所述几何中心计算模块211从工件的二维图形中提取所有待加工孔位顶点的坐标值。

步骤S403，所述几何中心计算模块211根据每个待加工孔位顶点的坐标值计算出该待加工孔位的几何中心。

步骤S404，所述加工顺序排列模块212将所有待加工孔位的几何中心组合为一个二维矩阵，并根据排列方案设置模块210设置的排列方案来排列所述待加工孔位的加工顺序，同时给所有待加工孔位标注一个加工序号。具体而言，如果排列方案设置模块210设置的排列方案为X轴优先排列，则所述加工顺序排列模块212根据所述二维矩阵中待加工孔位几何中心的X轴坐标值大小来排列(升序或降序)所有待加工孔位的加工顺序。如果排列方案设置模块210设置的排列方案为Y轴优先排列，则所述加工顺序排列模块212根据所述二维矩阵中待加工孔位几何中心的Y轴坐标值大小来排列(升序或降序)所有待加工孔位的加工顺序。如果排列方案设置模块210设置的排列方案为Z字型排列，则所述加工顺序排列模块212将所述二维矩阵中几何中心Y轴坐标值大小在一个固定区间的待加工孔位按照Z字型进行排序(升序或降序)。

假设在图4A中的方形和圆形的数字代表不同的待加工孔位，则根据X轴优先排列方案(升序)排列出的待加工孔位的加工顺序为：1-5-2-3-7-9-8-4-6，根据Y轴优先排列方案(降序)排列出的待加工孔位的加工顺序为：1-7-9-6-2-5-3-8-4，根据Z字型排列方案(先升序后降序)排列出的待加工孔位的加工顺序为：1-2-7-9-6-4-8-3-5。

步骤S405，所述插入模块213判断是否有新的加工孔位出现。如果有新的加工孔位出现，则执行步骤S406。如果没有新的加工孔位出现，则流程结束。

步骤S406，所述插入模块213将该新的加工孔位插入到已排好的加工顺序中。具体过程如下所述：

首先，所述插入模块213计算出该新的加工孔位的几何中心，并根据该新的加工孔位的几何中心将该新的加工孔位插入到所述二维矩阵中；

其次，所述插入模块213根据所述排列方案设置模块210设置的排列方案，在所述二维矩阵中找到该新的加工孔位的前一个待加工孔位的加工序号，假设该加工序号为X；

再次，所述插入模块213将该新的加工孔位之后的所有待加工孔位的加工序号都加1；

最后，所述插入模块213将该新的加工孔位的加工序号设置为X加1。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自动排列加工顺序的计算机系统，包括主机，所述主机包括模具设计单元，用于生成各种工件的二维图形，其特征在于，所述主机还包含有加工顺序自动排列单元，该加工顺序自动排列单元包括：

排列方案设置模块，用于设置工件的二维图形中待加工孔位的排列方案；

几何中心计算模块，用于从工件的二维图形中提取所有待加工孔位顶点的坐标值，并根据每个待加工孔位顶点的坐标值计算出该待加工孔位的几何中心；及

加工顺序排列模块，用于将所有待加工孔位的几何中心组合为一个二维矩阵，并根据所述排列方案设置模块设置的排列方案来排列所述待加工孔位的加工顺序，同时给所有待加工孔位标注一个加工序号。

2.如权利要求1所述的计算机系统，其特征在于，所述排列方案包括X轴优先排列方案、Y轴优先排列方案和Z字型排列方案。

3.如权利要求2所述的计算机系统，其特征在于，所述加工顺序排列模块根据所述排列方案设置模块设置的排列方案来排列所述待加工孔位的加工顺序是指：

如果排列方案设置模块设置的排列方案为X轴优先排列，则所述加工顺序排列模块根据所述二维矩阵中待加工孔位几何中心的X轴坐标值大小来排列所有待加工孔位的加工顺序；

如果排列方案设置模块设置的排列方案为Y轴优先排列，则所述加工顺序排列模块根据所述二维矩阵中待加工孔位几何中心的Y轴坐标值大小来排列所有待加工孔位的加工顺序；及

如果排列方案设置模块设置的排列方案为Z字型排列，则所述加工顺序排列模块将所述二维矩阵中几何中心Y轴坐标值大小在一个固定区间的待加工孔位按照Z字型进行排序。

4.如权利要求1所述的计算机系统，其特征在于，所述加工顺序自动排列单元还包括：

插入模块，用于当有新的加工孔位出现时，将该新的加工孔位插入到已排好的加工顺序中。

5.如权利要求4所述的计算机系统，其特征在于，所述插入模块将该新的加工孔位插入到已排好的加工顺序中包括：

计算出该新的加工孔位的几何中心，并根据该新的加工孔位的几何中心将该新的加工孔位插入到所述二维矩阵中；

根据所述排列方案设置模块设置的排列方案，在所述二维矩阵中找到该新的加工孔位的前一个待加工孔位的加工序号X，X为自然数；

将该新的加工孔位之后的所有待加工孔位的加工序号都加1；及

将该新的加工孔位的加工序号设置为X加1。

6.一种加工顺序自动排列方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

设置工件的二维图形中待加工孔位的排列方案；

从工件的二维图形中提取所有待加工孔位顶点的坐标值，并根据每个待加工孔位顶点的坐标值计算出该待加工孔位的几何中心；及

将所有待加工孔位的几何中心组合为一个二维矩阵，并根据所述设置的排列方案来排列所述待加工孔位的加工顺序，同时给所有待加工孔位标注一个加工序号。

7.如权利要求6所述的加工顺序自动排列方法，其特征在于，所述排列方案包括X轴优先排列方案、Y轴优先排列方案和Z字型排列方案。

8.如权利要求7所述的加工顺序自动排列方法，其特征在于，所述步骤根据所述设置的排列方案来排列所述待加工孔位的加工顺序包括：

如果所述设置的排列方案为X轴优先排列，则根据所述二维矩阵中待加工孔位几何中心的X轴坐标值大小来排列所有待加工孔位的加工顺序；

如果所述设置的排列方案为Y轴优先排列，则根据所述二维矩阵中待加工孔位几何中心的Y轴坐标值大小来排列所有待加工孔位的加工顺序；及

如果所述设置的排列方案为Z字型排列，则将所述二维矩阵中几何中心Y轴坐标值大小在一个固定区间的待加工孔位按照Z字型进行排序。

9.如权利要求6所述的加工顺序自动排列方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

当有新的加工孔位出现时，将该新的加工孔位插入到已排好的加工顺序中。

10.如权利要求9所述的加工顺序自动排列方法，其特征在于，所述步骤将该新的加工孔位插入到已排好的加工顺序中包括：

计算出该新的加工孔位的几何中心，并根据该新的加工孔位的几何中心将该新的加工孔位插入到所述二维矩阵中；

根据所述设置的排列方案，在所述二维矩阵中找到该新的加工孔位的前一个待加工孔位的加工序号X，X为自然数；

将该新的加工孔位之后的所有待加工孔位的加工序号都加1；及

将该新的加工孔位的加工序号设置为X加1。

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