CN111738524B - 一种面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统 - Google Patents

一种面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统 Download PDF

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CN111738524B CN202010608084.2A CN202010608084A CN111738524B CN 111738524 B CN111738524 B CN 111738524B CN 202010608084 A CN202010608084 A CN 202010608084A CN 111738524 B CN111738524 B CN 111738524B
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Abstract

本发明公开了一种面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统，属于先进制造技术领域。该系统主要包括下料参数设置模块和下料方案生成模块，其工作方式为：首先在工艺过程卡中填写相应的下料参数；之后根据加工任务单中给定的产品生产套量，通过制造物料清单中零件装入数量，确定零件生产数量；然后利用计算公式、边界条件、计算参数和零件生产数量，在后台自动计算出一定加工数量的零件所需的坯料尺寸和用量，实现包括根类、盘类以及板类三种坯料类型的下料优化计算，最后依据计算结果进行打分评价，输出最优整体下料方案数据。本发明可实现机械加工工艺前置和工艺固化的目的，提高生产效率，降低生产成本，提高企业的经济效益。

Description

一种面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统
技术领域
本发明涉及先进制造技术领域，特别涉及一种面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统。
背景技术
从国家层面确定了我国建设制造强国的总体战略，明确提出，要以新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，实现制造业由大变强的历史跨越。在机械制造领域，下料是产品生产的第一道工序，同样也是影响生产和产品质量的关键工序。然而传统的下料生产过程在许多方面仍然存在诸多不足。
在下料数据的计算方面，主要依靠人工计算模式，存在工作效率低且容易出错等问题；在下料优化方面，缺乏实用的优化排料系统，导致材料利用率不高；
在工艺管理方面，传统机械加工中因为下料生产数据与具体生产数量有关系，因此机械加工工艺无法固定，每次下生产任务时均需要重新编制工艺卡，无法实现工艺前置，工艺员工作量较大。
在生产管理方面，传统下料生产过程缺乏智能化管理，导致大量边角料的浪费，且存在安全隐患。
在面对不同类型且多数量的产品坯料下料时，如何节省原材料并获得最佳的下料方案，实现信息化与工业化的深度融合，推进制造过程的智能化，这是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提升下料过程的智能化水平。为此，本发明提出一种面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统，该系统能够取代了人工排料计算，从而有效提高原材料的利用效率，降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统，包括下料参数设置模块和下料方案生成模块，其中：
下料参数设置模块，用于将不同坯料类型及件数的下料计算参数填写到相应的参数字段内；所述坯料类型包括根类、盘类和板类；对于单件根类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A；对于多件根类坯料，下料计算参数包括单件坯料的长度A、切刀宽/间距△、夹持量D、最大料长长度Xmax；对于单件盘类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A；对于多件盘类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A、切刀宽/间距△、夹持量D；对于单件板类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A和宽度B；对于多件板类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A、宽度B、切刀宽/间距△、边余量C、夹持量D、最短料长Xmin、材料长度Lxmax、材料宽度Lymax；对于多件根类/盘类/板类坯料，若这多件坯料是多组数量相等的不同规格的坯料，则下料计算参数为组合坯料的参数，相应地，下料方案生成模块的处理过程中所涉及的坯料也是指组合坯料，所述组合坯料是指每种规格的坯料各取一件所组合成的一个整体坯料；
下料方案生成模块，根据加工任务单中给定的产品生产套量以及MBOM制造物料清单中的零件装入数量确定零件生产数量N，然后根据下料参数设置模块所填写的参数计算相应情况下的下料方式，并将下料方式以工艺过程卡的形式输出；其中：
对于单件根类坯料，直接输出下料方式为：A——N件；
对于多件根类坯料，执行如下步骤：
(101)计算单件坯料可制件数
Figure GDA0002623273140000021
其中，N1表示单件坯料可制件数，TRUNC[·，0]表示去除小数部分，只保留整数部分；
(102)计算坯料根数
M＝N/N1
其中，M表示所需的坯料根数；
(103)判断有无整根料；若M大于1，则执行步骤(104)，否则执行步骤(105)；
(104)计算整件根数
M＝TRUNC(M，0)
计算非整件加工数量
N2＝N-M*N1
其中，N2表示非整件加工数量；
根据N2的计算结果，判断有无非整根料；若N2等于0，则判断无非整根料，输出下料方式为：Xmax——M件；
若N2不等于0，则计算非整件加工数量料长
L＝A*N2+(N2-1)*Δ+D
其中，L表示非整件加工数量的料长；
输出下料方式为：Xmax——M件，L——1件；
(105)计算非整件加工数量
N2＝N
计算非整件加工数量料长
L＝A*N2+(N2-1)*Δ+D
输出下料方式为：L——1件；
对于单件盘类坯料，直接输出下料方式为：A——1件；
对于多件盘类坯料，输出下料方式为：L——1件；其中，
L＝(A+Δ)*N+D
对于单件板类坯料，若坯料四周需要加工，则坯料的长度和宽度已经包括加工余量，此时设置下料长度X＝A，下料宽度Y＝B；若坯料四周不需要加工，设置下料长度X＝A+公差数值，下料宽度Y＝B+公差数值；然后输出下料方式为：
L＝X*Y—N件；
对于多件板类坯料，执行如下步骤：
(201)计算原材料板料在横向排料和纵向排料两种排料方式下所能产出的工件数量：
Figure GDA0002623273140000031
Figure GDA0002623273140000032
Figure GDA0002623273140000033
Figure GDA0002623273140000041
其中，x和y表示工件横向排料时，横向和纵向分布的工件数量；p和q表示工件纵向排料时，横向和纵向分布的工件数量；横向排料中，工件的长度方向与板料的长度方向平行，纵向排料中，工件的长度方向与板料的宽度方向平行；
(202)选取产出数量最多的排料方式：
如果x*y大于p*q，即横向排料产出的工件数量大于纵向排料产出的工件数量，则按如下方式计算非整张板料剩余的加工数量N1：
计算需要整版的张数M
Figure GDA0002623273140000042
如果M大于0，则计算整张板料的尺寸Xmax，Ymax
Xmax＝x*A+(x-1)*Δ+2*C
Ymax＝y*B+(y-1)*Δ+2C+D
然后计算非整张板料剩余的加工数量N1
N1＝N-M*x*y
如果x*y小于p*q，即纵向排料产出的工件数量大于横向排料产出的工件数量，则按如下方式计算非整张板料剩余的加工数量N1：
计算需要整版的张数M
Figure GDA0002623273140000043
如果M大于0，则计算整张板料的尺寸Xmax，Ymax
Xmax＝p*A+(p-1)*Δ+2*C
Ymax＝q*B+(q-1)*Δ+2C+D
计算非整张板料剩余的加工数量N1
N1＝N-M*p*q
(203)判断是否有非整张板料；
如果非整张板料剩余的加工数量N1小于或等于0，则输出下料方式为：
Xmax*Ymax——M件；
如果非整张板料剩余的加工数量N1大于0，则执行步骤(204)～(209)；
(204)对于横向排料情况，首先判断是一列还是多列，如果非整张板料剩余的加工数量N1大于板料纵向分布工件数量y，则设置循环次数N2＝y，否则设置循环次数N2＝N1；
(205)从每列工件数量为N2开始，循环计算各种排料方式的长、宽及利用率，并以数组形式存储，具体计算公式如下：
y(i)＝N2
x(i)＝ceiling(N1/N2，1)
Lx(i)＝x(i)*A+[x(i)-1]*Δ+2*C
Ly(i)＝y(i)*B+[y(i)-1]*Δ+2C+D
U(i)＝N1/[x(i)*y(i)]
其中，i表示循环因子，y(i)和x(i)分别表示纵向和横向排列的工件数量，ceiling函数表示将参数向上舍入取整，Lx(i)和Ly(i)分别表示该种排料方式的长、宽，U(i)表示利用率；
在循环计算过程中，判断排料后x和y方向哪个方向的尺寸大，并获取板料的大边尺寸，存入数组R(i)中：
R(i)＝max(Lx(i),Ly(i))
当一排的工件数量达到板料的最大容纳量，且N2≤1时，循环结束；
(206)对于纵向排料情况，首先判断是一列还是多列，如果非整张板料剩余的加工数量N1大于板料纵向分布工件数量q，则设置循环次数N2＝q，否则设置循环次数N2＝N1；
(207)从每列工件数量为N2开始，循环计算各种排料方式的长、宽及利用率，并以数组形式存储，具体计算公式如下：
q(j)＝N2
p(j)＝ceiling(N1/N2，1)
Lp(j)＝p(j)*A+[p(j)-1]*Δ+2*C
Lq(j)＝q(j)*B+[q(j)-1]*Δ+2C+D
U(j)＝N1/[p(j)*q(j)]
其中，j表示循环因子，y(j)和x(j)分别表示纵向和横向排列的工件数量，ceiling函数表示将参数向上舍入取整，Lp(j)和Lq(j)分别表示该种排料方式的长、宽，U(j)表示利用率；
在循环计算过程中，判断排料后p和q方向哪个方向的尺寸大，并获取板料的大边尺寸，存入数组R(j)中：
R(j)＝max(Lp(j),Lq(j))
当一排的工件数量达到板料的最大容纳量，且N2≤1时，循环结束；
(208)在利用率最大的数组中，选取数组中对应的R(i)和R(j)的最小值，对两组值进行比较，选取两种排料方式中R()的最小值，并得到其对应排料方式的长和宽，将该长和宽分别赋给X和Y；
(209)判断整板的张数M是否大于0，若是，则输出下料方式为：
Xmax*Ymax——M件，X*Y——1件；
否则输出下料方式为：
X*Y——1件。
进一步的，所述下料参数设置模块还设置有单件坯料产出数量字段，即通过获取单个坯料可生产的零件数量，来计算坯料实际的尺寸和用量。
进一步的，所述下料参数设置模块还用于将下料参数固化并存储，在正式生产任务下达后，所述下料方案生成模块依据固化的下料参数及不同的生产数量，生成多套产品生产所需的下料方案。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明将传统下料生产过程同信息化技术结合，实现了多类型、多数量零件的下料过程智能化，有效提高了原材料的利用效率，降低了生产成本，提高了企业的经济效益。
2、本发明采用了一种更加高效、实用且操作简单的优化下料方法，取代了人工排料计算，有效提高原材料的利用效率，降低生产成本。
3、本发明在管理层面，通过规范下料计算管理流程，构建多类型原材料下料生产过程数字化软件平台，能够实现管控一体化，可以提高企业的经济效益。
4、本发明从技术层面上采用了一种更加高效、实用且操作简单的优化下料方式，取代了人工排料计算，有效提高了原材料的利用效率，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例中的参数定义示意图。
图2为本发明实施例中根类坯料的计算流程图。
图3为本发明实施例中板类坯料的计算流程图。
图4为本发明实施例中存在不同尺寸板料情况时的计算示意图。
图5为本发明实施例中不同规格板料组成整体坯料时的两种排料方式示意图。
图6为本发明实施例中输出的棒料机械加工工艺过程卡示意图。
图7为本发明实施例中输出的板料机械加工工艺过程卡示意图。
图8为本发明实施例中输出的两件板料组合机械加工工艺过程卡示意图。
图9为本发明实施例中下料尺寸计算系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图9所示，一种面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统，该系统主要包括下料参数设置模块和下料方案生成模块，其工作流程主要包括填写下料计算参数、确定零件生产数量、计算零件坯料尺寸和用量、输出最优整体下料方案数据等步骤。
具体来说，在生产任务下达前，可编制加工工艺。编制下料工序时，在系统中将下料计算参数填写到相应的字段内进行保存。在生产任务下达后，系统根据任务单中整件产品生产套量和零件在产品中的装入数量来确定零件的加工数量，并由计算机在后台根据下料计算规则和公式，计算出加工所需坯料尺寸和用量，最终输出最优整体下料方案。最终得到的坯料尺寸和用量将自动填写在工艺卡下料工序中。
由于机械加工原材料形式多样，下料时存在单件或多件组合的形式及不同的下料方式，较为复杂。系统中将不同的坯料类型分为三种：根类(棒料、管料、型材)、盘类(带料、丝料)、板类(板料)。将不同的构成形式分为两种：单件、多件组合。下料方式有剪、精剪、锯、气割、精密气割、锯切、手划等多种下料方式。
在下料参数设置模块中，可以在工艺过程卡中选择下料工序，在系统下料计算模块中选择坯料类型、构成形式和下料方式，并填写对应的下料计算参数。
下料计算参数是对各种下料参数的汇总。针对三种不同的原材料类型，输入的具体下料参数类型也不同。下料计算参数未填写参数的字段，视为默认值。乘除关系的参数，默认值为1；加减关系的参数，默认值为0。
在实际下料时，存在一些零件需要棒料横向切断后，再纵向分开的情况。该情况需要考虑在内，否则零件的生产数量可差出几倍的差距。为此，可通过填写“单件坯料产出数量”，即单根棒料切断后，每段可生产的零件数量，来计算坯料实际的尺寸和用量。针对特殊用处的原材料下料，例如拼焊类的板料下料时，可通过增加多组下料方式和下料计算参数来实现组合下料。
在下料方案生成模块中，根据加工任务单中根据任务单中整件产品生产套量和零件在产品中的装入数量来确定零件的生产数量。若同一零件被多个部件借用，则该零件的生产数量是求和后最终的生产数量。
计算加工零件所需的坯料尺寸和用量。编制工艺过程时，工艺员只需填写下料计算参数。在创建MBOM时，计算机按照预先给定的计算公式、边界条件、计算参数和生产任务单中零件的生产数量，在后台自动计算加工零件所需的坯料尺寸和用量。计算结果按下料表达方式自动填写到工艺过程卡下料工序内容栏内。下料计算参数中每行为一种坯料尺寸和用量的计算过程。当需下多种不同尺寸的坯料时，要将坯料尺寸填写为多行，分别计算。
最后通过计算不同排料方式的材料利用率、数量利用率，对计算结果进行打分评价，输出最优整体下料方案数据。
参照图1，编制工艺的下料过程时，在工艺过程卡中填写必要的下料计算参数。其中包括：坯料类型、构成形式、下料方式、长度A、宽度B、切刀宽/间距△、边余量C、夹持量D、最短料长Xmin、材料长度LXmax、材料宽度LYmax、备注。
参照图2和图3，下面将针对根类、盘类以及板料三种坯料类型的下料，对系统软件的工作过程做详细说明。
一、棒料、管料、型材下料
步骤一：在工艺过程卡中填写下料计算参数。
单件坯料的下料参数只需填写坯料的长度尺寸A；
多件组合下料时，需要将多个零件坯料组合到一起，计算出最大料长及坯料可制件数。需填写的计算参数：单件工件坯料所需长度A、切刀宽/间距△、夹持量D、最大料长长度Xmax。
下料方式以手锯或锯为主。
步骤二：确定零件生产数量。
零件生产数量N来自生产任务单。
步骤三：计算加工零件所需的坯料尺寸和用量。
单件下料计算方式
工件坯料下成单件时，其长度L包括了两端面的加工余量。
L＝A
输出：“下料方式：”L“＝”X“——”N“件”。
多件下料计算方式
多件组合下料时，需要将多个零件坯料组合到一起，计算出最大料长及坯料可制件数。下面将参照图2对棒料、管料、型材多件组合下料计算方式做具体说明。
1.计算单件坯料可制件数
Figure GDA0002623273140000091
其中，N1表示单件坯料可制作数；函数TRUNC表示直接去除结果的小数部分，只保留整数部分。
2.计算坯料根数
M＝(N/N1)
其中，M表示所需的坯料根数。
3.判断有无整根料。
3.1.如果M大于1
3.1.1.计算整件根数
M＝TRUNC(M，0)
3.1.2.计算非整件加工数量
N2＝N-M*N1
其中，N2表示非整件加工数量
3.1.3.根据N2的计算结果，判断有无非整根料
3.1.3.1.N2等于0
此时，系统判断无非整根料。
输出：“下料方式：”Xmax“——”M“件”。
3.1.3.2.N2不等于0，计算非整件加工数量料长。
L＝A*N2+(N2-1)*Δ+D
其中，L表示非整件加工数量的料长。
输出：“下料方式：”Xmax“——”M“件”
L“——1件”
3.2.如果M小于1
3.2.1.计算非整件加工数量
N2＝N
3.2.2.计算非整件加工数量料长
L＝A*N2+(N2-1)*Δ+D
输出：“下料方式：”L“——1件”
综上所述，通过系统计算，可以得到三种输出表达方式。
步骤四：输出最优整体下料方案数据。
二、带料、丝料下料方式
带料、丝料一般都是下成整件料，再由其他工序切成单件或整件使用。
步骤一：在工艺过程卡中填写下料计算参数。
需填写的计算参数：单件工件坯料所需长度A、切刀宽/间距△、夹持量D。
下料方式包括：手工(克丝钳)、手剪。
步骤二：确定零件生产数量。
零件生产数量N来自生产任务单。
步骤三：计算加工零件所需的坯料尺寸和用量。
L＝(A+Δ)*N+D
在工艺过程卡下料工序内容的表达内容为：
输出：“下料方式：”L“——1件”
步骤四：输出最优整体下料方案数据。
三、板料下料方式
步骤一：在工艺过程卡中填写下料计算参数。
工件坯料下成单件时，有两种状况：四周需加工或四周不需加工。四周需加工时，坯料的长度和宽度要包括加工余量；四周不需加工时，坯料的其长度和宽度要有尺寸公差数值。需填写的计算参数：单件工件坯料所需长度A、单件工件坯料所需宽度B。
多件组合下料，是将多个零件坯料组合到一起，计算出所需板料的长度、宽度尺寸及坯料件数。需填写的计算参数：长度A、宽度B、切刀宽/间距△、边余量C、夹持量D、最短料长Xmin、材料长度Lxmax、材料宽度Lymax。
下料方式以剪为主。
步骤二：确定零件生产数量。
零件生产数量N来自生产任务单。
步骤三：计算加工零件所需的坯料尺寸和用量。
单件下料计算方式
1、四周需要加工时
长X＝A；宽Y＝B
2、四周不需要加工时
X＝“A±公差数值”
Y＝“B±公差数值”
在工艺过程卡下料工序内容的表达内容为：
输出：“下料方式：”L“＝”X“*”Y“——”N“件”。
多件下料计算方式
多件组合下料，是将多个零件坯料组合到一起，计算出所需板料的长度、宽度尺寸及坯料件数。下面将参照图3对板料多件组合下料计算方式做具体说明。
1.计算单件坯料可制件数
参照图4，计算原材料板料两种排料方式所能产出的工件数量。
Figure GDA0002623273140000121
Figure GDA0002623273140000122
Figure GDA0002623273140000123
Figure GDA0002623273140000124
其中，x和y表示工件按照长乘宽排列时，横向和纵向分布的工件数量；p和q表示工件按照宽乘长排列时，横向和纵向分布的工件数量。并且，x，y，p，q均不为0。如果为0，则不进行该情况的排料。如果两种情况均出线0的情况，说明该板不能加工出该零件，弹出提示对话框并跳出程序。
2.选取产出数量最多的排料方式
2.1.如果x*y大于p*q
即按照长宽排列产出的工件数量大于按照宽长排列产出的工件数量。
2.1.1.计算需要整版的张数M
Figure GDA0002623273140000125
如果M大于0，则计算整张板料的尺寸Xmax，Ymax。
Xmax＝x*A+(x-1)*Δ+2*C
Ymax＝y*B+(y-1)*Δ+2C+D
2.1.2.计算非整张板料剩余的加工数量N1
N1＝N-M*x*y
2.2.如果x*y小于p*q
即按照宽长排列产出的工件数量大于按照长宽排列产出的工件数量。
2.2.1.计算需要整版的张数M
Figure GDA0002623273140000126
如果M大于0，则计算整张板料的尺寸Xmax，Ymax。
Xmax＝p*A+(p-1)*Δ+2*C
Ymax＝q*B+(q-1)*Δ+2C+D
2.2.2.计算非整张板料剩余的加工数量N1
N1＝N-M*p*q
3.判断是否有非整张板料
3.1.如果非整张板料剩余的加工数量N1小于等于0
输出：“下料方式：”Xmax“*”Ymax“——”M“件”。
3.2.如果非整张板料剩余的加工数量N1大于0
下面将以x*y情况举例，即按照长宽排列产出的工件数量举例。
3.2.1.判断是一列还是多列
如果非整张板料剩余的加工数量N1大于板料纵向分布工件数量y，则
N2＝y
反之
N2＝N1
其中，N2表示之后循环的次数。
3.2.2.循环计算
从每列工件数量为N2开始，循环计算各种排料方式的长、宽及利用率，并以数组形式存储。具体计算公式如下：
y(i)＝N2
x(i)＝ceiling(N1/N2，1)
Lx(i)＝x(i)*A+[x(i)-1]*Δ+2*C
Ly(i)＝y(i)*B+[y(i)-1]*Δ+2C+D
U(i)＝N1/[x(i)*y(i)]
其中，i表示循环因子；y(i)和x(i)分别表示纵向和横向排列的工件数量；ceiling函数表示将参数向上舍入取整；Lx(i)和Ly(i)分别表示该种排料方式的长、宽；U(i)表示利用率。
在循环执行期间，判断排料后x和y方向哪个方向的尺寸大，并获取板料大边尺寸，存入数组R(i)中。
R(i)＝max(Lx(i),Ly(i))
当横向排列的工件数量达到板料的最大工件横向排列，且N2小于等于1时，循环结束。
按照上述步骤和方法，对p*q情况进行计算，循环计算各种排料方式的长、宽及利用率，并以数组形式存储。循环因子设为j。
3.2.3.选取参数。
在利用率最大的数组中，选取数组中对应的R(i)和R(j)最小值。之后对两组值进行比较，选取两种排料方式中R值的最小值，并得到其对应排料方式的长和宽。例如，若minR(i)<minR(j)，则
X＝Lx(i)
Y＝Ly(i)
为便于夹持，下料的x方向长度应不小于Xmin。
4.判断M是否大于0
4.1.如果整板的张数大于0
输出：“下料方式：”Xmax“*”Ymax“——”M“件”
X“*”Y“——1件”
4.2.如果整板的张数不大于0
输出：“下料方式：”X“*”Y“——1件”。
步骤四：输出最优整体下料方案数据。
需要注意的是，对于拼焊类的板料下料时，可能会存在下不同尺寸坯料的情况。此时将工件尺寸参数填写成两行。参照图5，针对上述情况，需要将两行数据长度和宽度重新组合看作一个新的长度和宽度。然后参与计算。
下面为一些更具体的实施例。
实施例(一)：棒料下料
棒料下料计算参数填写如表1所示。
表1棒料下料计算参数
Figure GDA0002623273140000141
生产数量为200件。坯料下料结果如下：
“锯：250.00——4件；99.50——1件”。
经验证计算，系统坯料下料结果正确。
参照图6，系统自动填写下料工序(步)内容及要求，并在其中标明备注内容。
实施例(二)：单一板料规格下料
板料下料计算参数填写如表2所示。
表2板料下料计算参数
Figure GDA0002623273140000151
生产数量为12件。坯料下料结果如下：
“剪：2371.00×1145.00——2件(3×2)”。
经验证计算，系统坯料下料结果正确。
参照图7，系统自动填写下料工序(步)内容及要求，并在其中标明备注内容。
实施例(三)：两种板料规格下料
组合板料下料计算参数填写如表3所示。
表3板料下料计算参数
Figure GDA0002623273140000161
生产数量为20件。坯料下料结果如下：
“剪：1853.00×1440.00——2件(10×2)”。
经验证计算，系统坯料下料结果正确。
参照图8，系统自动填写下料工序(步)内容及要求，并在其中标明备注内容。
总之，本发明首先在工艺过程卡中填写相应的下料参数；之后根据加工任务单中给定的产品生产套量，通过制造物料清单中零件装入数量，确定零件生产数量；然后利用计算公式、边界条件、计算参数和零件生产数量，在后台自动计算出一定加工数量的零件所需的坯料尺寸和用量，实现包括根类、盘类以及板类三种坯料类型的下料优化计算，最后依据计算结果进行打分评价，输出最优整体下料方案数据。本发明可实现机械加工工艺前置和工艺固化，即将工艺文件编制阶段提前，在加工任务下达之前预先编制单件产品生产所需的工艺文件，在加工任务下达后，由系统自动生成多套产品生产所需的工艺文件，使加工任务和工艺文件快速下达至车间现场，为产品的生产加工赢得时间，减少工艺员的劳动。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例，但本发明创造并不限于所述实施例。熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神和原则的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统，其特征在于，包括下料参数设置模块和下料方案生成模块，其中：
下料参数设置模块，用于将不同坯料类型及件数的下料计算参数填写到相应的参数字段内；所述坯料类型包括根类、盘类和板类；对于单件根类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A；对于多件根类坯料，下料计算参数包括单件坯料的长度A、切刀宽/间距△、夹持量D、最大料长长度Xmax；对于单件盘类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A；对于多件盘类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A、切刀宽/间距△、夹持量D；对于单件板类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A和宽度B；对于多件板类坯料，下料计算参数包括坯料的长度A、宽度B、切刀宽/间距△、边余量C、夹持量D、最短料长Xmin、材料长度Lxmax、材料宽度Lymax；对于多件根类/盘类/板类坯料，若这多件坯料是多组数量相等的不同规格的坯料，则下料计算参数为组合坯料的参数，相应地，下料方案生成模块的处理过程中所涉及的坯料也是指组合坯料，所述组合坯料是指每种规格的坯料各取一件所组合成的一个整体坯料；
下料方案生成模块，根据加工任务单中给定的产品生产套量以及MBOM制造物料清单中的零件装入数量确定零件生产数量N，然后根据下料参数设置模块所填写的参数计算相应情况下的下料方式，并将下料方式以工艺过程卡的形式输出；其中：
对于单件根类坯料，直接输出下料方式为：A——N件；
对于多件根类坯料，执行如下步骤：
(101)计算单件坯料可制件数
Figure RE-FDA0002590183330000011
其中，N1表示单件坯料可制件数，TRUNC[·，0]表示去除小数部分，只保留整数部分；
(102)计算坯料根数
M＝N/N1
其中，M表示所需的坯料根数；
(103)判断有无整根料；若M大于1，则执行步骤(104)，否则执行步骤(105)；
(104)计算整件根数
M＝TRUNC(M，0)
计算非整件加工数量
N2＝N-M*N1
其中，N2表示非整件加工数量；
根据N2的计算结果，判断有无非整根料；若N2等于0，则判断无非整根料，输出下料方式为：Xmax——M件；
若N2不等于0，则计算非整件加工数量料长
L＝A*N2+(N2-1)*Δ+D
其中，L表示非整件加工数量的料长；
输出下料方式为：Xmax——M件，L——1件；
(105)计算非整件加工数量
N2＝N
计算非整件加工数量料长
L＝A*N2+(N2-1)*Δ+D
输出下料方式为：L——1件；
对于单件盘类坯料，直接输出下料方式为：A——1件；
对于多件盘类坯料，输出下料方式为：L——1件；其中，
L＝(A+Δ)*N+D
对于单件板类坯料，若坯料四周需要加工，则坯料的长度和宽度已经包括加工余量，此时设置下料长度X＝A，下料宽度Y＝B；若坯料四周不需要加工，设置下料长度X＝A+公差数值，下料宽度Y＝B+公差数值；然后输出下料方式为：
L＝X*Y—N件；
对于多件板类坯料，执行如下步骤：
(201)计算原材料板料在横向排料和纵向排料两种排料方式下所能产出的工件数量：
Figure RE-FDA0002590183330000021
Figure RE-FDA0002590183330000031
Figure RE-FDA0002590183330000032
Figure RE-FDA0002590183330000033
其中，x和y表示工件横向排料时，横向和纵向分布的工件数量；p和q表示工件纵向排料时，横向和纵向分布的工件数量；横向排料中，工件的长度方向与板料的长度方向平行，纵向排料中，工件的长度方向与板料的宽度方向平行；
(202)选取产出数量最多的排料方式：
如果x*y大于p*q，即横向排料产出的工件数量大于纵向排料产出的工件数量，则按如下方式计算非整张板料剩余的加工数量N1：
计算需要整版的张数M
Figure RE-FDA0002590183330000034
如果M大于0，则计算整张板料的尺寸Xmax，Ymax
Xmax＝x*A+(x-1)*Δ+2*C
Ymax＝y*B+(y-1)*Δ+2C+D
然后计算非整张板料剩余的加工数量N1
N1＝N-M*x*y
如果x*y小于p*q，即纵向排料产出的工件数量大于横向排料产出的工件数量，则按如下方式计算非整张板料剩余的加工数量N1：
计算需要整版的张数M
Figure RE-FDA0002590183330000035
如果M大于0，则计算整张板料的尺寸Xmax，Ymax
Xmax＝p*A+(p-1)*Δ+2*C
Ymax＝q*B+(q-1)*Δ+2C+D
计算非整张板料剩余的加工数量N1
N1＝N-M*p*q
(203)判断是否有非整张板料；
如果非整张板料剩余的加工数量N1小于或等于0，则输出下料方式为：
Xmax*Ymax——M件；
如果非整张板料剩余的加工数量N1大于0，则执行步骤(204)～(209)；
(204)对于横向排料情况，首先判断是一列还是多列，如果非整张板料剩余的加工数量N1大于板料纵向分布工件数量y，则设置循环次数N2＝y，否则设置循环次数N2＝N1；
(205)从每列工件数量为N2开始，循环计算各种排料方式的长、宽及利用率，并以数组形式存储，具体计算公式如下：
y(i)＝N2
x(i)＝ceiling(N1/N2，1)
Lx(i)＝x(i)*A+[x(i)-1]*Δ+2*C
Ly(i)＝y(i)*B+[y(i)-1]*Δ+2C+D
U(i)＝N1/[x(i)*y(i)]
其中，i表示循环因子，y(i)和x(i)分别表示纵向和横向排列的工件数量，ceiling函数表示将参数向上舍入取整，Lx(i)和Ly(i)分别表示该种排料方式的长、宽，U(i)表示利用率；
在循环计算过程中，判断排料后x和y方向哪个方向的尺寸大，并获取板料的大边尺寸，存入数组R(i)中：
R(i)＝max(Lx(i),Ly(i))
当一排的工件数量达到板料的最大容纳量，且N2≤1时，循环结束；
(206)对于纵向排料情况，首先判断是一列还是多列，如果非整张板料剩余的加工数量N1大于板料纵向分布工件数量q，则设置循环次数N2＝q，否则设置循环次数N2＝N1；
(207)从每列工件数量为N2开始，循环计算各种排料方式的长、宽及利用率，并以数组形式存储，具体计算公式如下：
q(j)＝N2
p(j)＝ceiling(N1/N2，1)
Lp(j)＝p(j)*A+[p(j)-1]*Δ+2*C
Lq(j)＝q(j)*B+[q(j)-1]*Δ+2C+D
U(j)＝N1/[p(j)*q(j)]
其中，j表示循环因子，y(j)和x(j)分别表示纵向和横向排列的工件数量，ceiling函数表示将参数向上舍入取整，Lp(j)和Lq(j)分别表示该种排料方式的长、宽，U(j)表示利用率；
在循环计算过程中，判断排料后p和q方向哪个方向的尺寸大，并获取板料的大边尺寸，存入数组R(j)中：
R(j)＝max(Lp(j),Lq(j))
当一排的工件数量达到板料的最大容纳量，且N2≤1时，循环结束；
(208)在利用率最大的数组中，选取数组中对应的R(i)和R(j)的最小值，对两组值进行比较，选取两种排料方式中R()的最小值，并得到其对应排料方式的长和宽，将该长和宽分别赋给X和Y；
(209)判断整板的张数M是否大于0，若是，则输出下料方式为：
Xmax*Ymax——M件，X*Y——1件；
否则输出下料方式为：
X*Y——1件。
2.根据权利要求1所述的面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统，其特征在于，所述下料参数设置模块还设置有单件坯料产出数量字段，即通过获取单个坯料可生产的零件数量，来计算坯料实际的尺寸和用量。
3.根据权利要求1所述的面向多类多件零件坯料的智能下料尺寸计算系统，其特征在于，所述下料参数设置模块还用于将下料参数固化并存储，在正式生产任务下达后，所述下料方案生成模块依据固化的下料参数及不同的生产数量，生成多套产品生产所需的下料方案。
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CN110245451A (zh) * 2019-06-25 2019-09-17 重庆望江工业有限公司 基于数据库的材料定额智能设计方法

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同尺寸矩形件多板材下料算法;杜远坤等;《机械设计与制造》;20170808(第08期);全文 *

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