CN113359612B - 一种管材零件套料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种管材零件套料方法,该方法根据零件端面形状等特征要素,对零件先分类、再排序,之后再对零件及其刀路进行镜像翻转及平移,最后得到零件及其刀路在模型中显示并套料,实现了管材最大利用率,并以三维方式形象展现管材零件套料刀路。本发明的方法能有效提高材料利用率,降低管材零件加工费用,经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域,特别是涉及一种管材零件套料方法。
背景技术
目前,在CAM套料处理方面,多利用数控编程软件PowerMILL自带的刀路参数模板,例如公布号为CN111679631A、公布日为2020.9.18的中国专利:一种基于PowerMILL二次开发的刀路参数模板自适应动态调整的方法,该方法使用PowerMILL软件提供的二发开发接口,创建经过优化并增加一些变量的参数设置界面,并为刀路增加可根据指定的规则作出自我调整参数设置的选项,在模板加载时会根据模板中设置的规则,对当前工件模型进行分析并作出对应的参数调整,避免后续人为编辑操作,通过这种自适应动态调整的方式提高刀路参数模板的通用性和实用性。但该方法不能有效直观地通过三维方式进行展示套料刀路,而且没有考虑到多种零件的形状等要素,管材的利用率低,并不适用于对管材零件的套料。所以亟需开发出一种成本低、且能有效对管材零件进行套料的方案。
发明内容
本发明提供一种管材零件套料方法,该方法根据管材原料长度、零件端面形状等要素,实现管材原料的利用率最大化,并以三维方式形象展现管材零件套料刀路。
本发明的技术方案如下:
一种管材零件套料方法,包括以下步骤:
S1、对零件进行预处理,包括将零件进行分类和排序;
S2、将零件的截面形状数据作为关键字,在管材原料数据库中查询原料信息;
S3、判断管材原料的长度L是否满足套料需求,是则执行步骤S6,否则执行步骤S4;
S4、是否自动添加管材原料库存,是则执行步骤S5,否则结束流程;
S5、添加默认长度的管材原料库存;
S6、处理零件及其刀路在相对管材原料最左侧坐标原点的镜像翻转及平移,即绕坐标系z轴的翻转及x轴上的平移;
S7、判断套料零件是否共边,若共边则执行步骤S8,否则执行步骤S9;
S8、合并套料零件的共边刀路:
S9、根据零件的截面形状数据、管材原料的长度L,创建管材模型显示;
S10、在管材模型中显示步骤S9套料出来的已经做过矩阵变换的零件及刀路;
S11、结束流程。
进一步,步骤S1中对零件进行预处理的具体步骤如下:
Y1、打开包含有零件模型的装配体文档;
Y2、分离出装配体文档中所有待套料的零件;
Y3、分析零件特征,包括零件的截面形状数据、长l、宽w、高h;
Y4、根据不同的截面特征将分离出的零件分类放到一个i*j二维数组P中,第一维P[i][]表示不同截面的零件种类,第二维P[][j]表示相同截面的零件个数;
Y5、获取零件轮廓及边信息,对边进行离散处理生成刀路数据;
Y6、读取零件套料的配置信息,包括零件边距a、零件间距b、套料数量c、机床切割死区长度d、套料优先级;
Y7、根据套料优先级对数组P[i][j]中的零件进行排序;
Y8、顺次对分离出的数组P[i][j]中不同截面的零件进行套料。
进一步,步骤S6中,处理零件及其刀路在相对管材原料最左侧坐标原点的镜像翻转及平移的具体步骤如下:
假设管材原料的已套料长度为Ln,上一个已套料零件Pi,j-1的左端面为F及其斜口长度为g,且这些信息被记录;
Z1、读取上个已套料零件Pi,j-1的记录,并判断记录是否存在,当已套料长度Ln为0或零件Pi,j-1的左端面F为空时,即不存在记录,执行步骤Z4,反之则存在记录,执行步骤Z2;
Z2、根据端面法向量分析零件Pi,j-1的左端面F是否为斜口,是则执行步骤Z3,否则执行步骤Z4;
Z3、分析当前需套料零件Pi,j的左右端面是否与零件Pi,j-1的左端面F相同;若零件Pi,j-1的左端面F与零件Pi,j的左端面相同,则执行步骤Z6;若零件Pi,j-1的左端面F与零件Pi,j的右端面相同,则执行步骤Z7;若均不相同,则执行步骤Z4;
Z4、设置g为0,根据端面法向量分析零件Pi,j左右的两个端面是否有斜口,是则执行步骤Z5,否则执行步骤Z9;
Z5、判断零件Pi,j是否仅在右侧有斜口,是则执行步骤Z6,否则执行步骤Z7;
Z6、对第奇数个零件及其刀路进行绕z轴镜像翻转,然后执行步骤Z8;
Z7、对第偶数个零件及其刀路进行绕z轴镜像翻转;
Z8、根据端面最大x坐标及最小x坐标差的绝对值得出要共边的斜口长度,由此计算出第奇数个零件左侧斜口长度e1,第偶数个零件左侧斜口长度e2;
Z9、计算第n个零件在x轴正方向上的偏移量fn;
Z10、判断fn是否小于死区长度d,是则执行步骤Z11,否则执行步骤Z12;
Z11、清空已套料长度Ln、左端面F及其长度g的记录,设置套料数量c为c=c-n+1,执行步骤Z1在新的管材原料上继续套料;
Z12、根据步骤Z9的计算结果对零件及其刀路进行平移处理;
Z13、判断零件是否按数量已经完成套料,即n=c,是则执行步骤Z14,否则n=n+1,继续执行步骤Z9;
Z14、记录已套料长度Ln、最后一个套料零件的左端面F及其斜口长度g,其中Ln=fn+l,g根据步骤Z8计算出;
Z15、结束流程。
进一步,步骤Y6中的套料优先级是指:包括手动设定的零件优先级,或零件长度最长到最短,或零件长度最短到最长。
进一步,步骤S3中,判断管材原料的长度L是否满足套料需求的判断公式为:L≥a+lmax+d,其中lmax为所有零件中的最大长度值。
进一步,步骤S5中的默认长度是根据机床加工最大加工管材长度而进行设定。
进一步,步骤S7中判断套料零件是否共边:即判断步骤S6中套料出来的两个相邻零件的端面是否相同,如果相同且零件间距b为0则为共边。
进一步,步骤S8中合并套料零件的共边刀路:即删除两个相邻管材零件中右侧管材零件刀路中的左侧端面刀路。
进一步,步骤S9中管材模型的显示透明度为80%。
进一步,步骤Z9中偏移量fn的计算公式为:
fn=L-Ln+g-n*l-a-(n-1)*b+n/2*e1+(n-1)/2*e2
其中1≤n≤c。
本发明的有益效果为:
本发明根据管材原料长度、零件端面形状等要素,实现管材最大利用率,并以三维方式形象展现管材零件套料刀路。与现有技术相比,本发明具有计算便捷,套料结果形象直观等优点,本发明方法确保管材原料利用率最大化,能有效提高材料利用率,降低管材零件加工费用,经济效益显著。
附图说明
图1为本发明管材零件套料方法的流程示意图;
图2为管材零件进行预处理的流程示意图;
图3为处理零件翻转及平移的流程示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制。
实施例1:
如图1所示,一种管材零件套料方法,包括以下步骤:
S1、对零件进行预处理,包括将零件进行分类和排序;
S2、将零件的截面形状数据作为关键字,在管材原料数据库中查询原料信息;
S3、判断管材原料的长度L是否满足套料需求,判断公式为:L≥a+lmax+d,其中lmax为所有零件中的最大长度值,是则执行步骤S6,否则执行步骤S4;
S4、是否自动添加管材原料库存,是则执行步骤S5,否则结束流程;
S5、添加默认长度(长度根据机床加工最大加工管材长度而定,如6000毫米)的无限数量管材原料库存;
S6、处理零件及其刀路在相对管材原料最左侧坐标原点的镜像翻转及平移,即绕坐标系z轴的翻转及x轴上的平移;
S7、判断套料零件是否共边:即判断步骤S6中套料出来的两个相邻零件的端面是否相同,如果相同且零件间距b为0则为共边,若共边则执行步骤S8,否则执行步骤S9;
S8、合并套料零件的共边刀路:即删除两个相邻管材零件中右侧管材零件刀路中的左侧端面刀路;
S9、根据零件的截面形状数据、管材原料的长度L,创建管材模型显示,并设置80%的透明度;
S10、在管材模型中显示步骤S9套料出来的已经做过矩阵变换的零件及刀路;
S11、结束流程。
如图2所示,在本实施例中,步骤S1中对零件进行预处理的具体步骤如下:
假设零件在管材原料最右侧开始套料,坐标系原点在管材原料最左侧;
Y1、打开包含有零件模型的装配体文档;
Y2、分离出装配体文档中所有待套料的零件;
Y3、分析零件特征,包括零件的截面形状数据、长l、宽w、高h;
Y4、根据不同的截面特征将分离出的零件分类放到一个i*j二维数组P中,第一维P[i][]表示不同截面的零件种类,第二维P[][j]表示相同截面的零件个数;
Y5、获取零件轮廓及边信息,对边进行离散处理生成刀路数据;
Y6、读取零件套料的配置信息,包括零件边距a(即第1个零件最右侧距离管材原料最右侧的长度,a≥0)、零件间距b(即零件与零件之间的距离,b≥0)、套料数量c(c>0)、机床切割死区长度d(即管材切割时管材最左侧卡盘附近无法切割到的长度)、套料优先级(包括手动设定的零件优先级,或零件长度最长到最短,或零件长度最短到最长);
Y7、根据套料优先级对数组P[i][j]中的零件进行排序;
Y8、顺次对分离出的数组P[i][j]中不同截面的零件进行套料。
如图3所示,步骤S6中,处理零件及其刀路在相对管材原料最左侧坐标原点的镜像翻转及平移的具体步骤如下:
假设管材原料的已套料长度为Ln,上一个已套料零件Pi,j-1的左端面为F及其斜口长度为g,且这些信息被记录;
Z1、读取上个已套料零件Pi,j-1的记录,并判断记录是否存在,当已套料长度Ln为0或零件Pi,j-1的左端面F为空时,即不存在记录,执行步骤Z4,反之则存在记录,执行步骤Z2;
Z2、根据端面法向量分析零件Pi,j-1的左端面F是否为斜口,是则执行步骤Z3,否则执行步骤Z4;
Z3、分析当前需套料零件Pi,j的左右端面是否与零件Pi,j-1的左端面F相同;若零件Pi,j-1的左端面F与零件Pi,j的左端面相同,则执行步骤Z6;若零件Pi,j-1的左端面F与零件Pi,j的右端面相同,则执行步骤Z7;若均不相同,则执行步骤Z4;
Z4、设置g为0,根据端面法向量分析零件Pi,j左右的两个端面是否有斜口,是则执行步骤Z5,否则执行步骤Z9;
Z5、判断零件Pi,j是否仅在右侧有斜口,是则执行步骤Z6,否则执行步骤Z7;
Z6、对第奇数个零件及其刀路进行绕z轴镜像翻转,然后执行步骤Z8;
Z7、对第偶数个零件及其刀路进行绕z轴镜像翻转;
Z8、根据端面最大x坐标及最小x坐标差的绝对值得出要共边的斜口长度,由此计算出第奇数个零件左侧斜口长度e1,第偶数个零件左侧斜口长度e2;
Z9、计算第n个零件在x轴正方向上的偏移量fn,计算公式为fn=L-Ln+g-n*l-a-(n-1)*b+n/2*e1+(n-1)/2*e2,其中1≤n≤c;
Z10、判断fn是否小于死区长度d,是则执行步骤Z11,否则执行步骤Z12;
Z11、清空已套料长度Ln、左端面F及其长度g的记录,设置套料数量c为c=c-n+1,执行步骤Z1在新的管材原料上继续套料;
Z12、根据步骤Z9的计算结果对零件及其刀路进行平移处理;
Z13、判断零件是否按数量已经完成套料,即n=c,是则执行步骤Z14,否则n=n+1,继续执行步骤Z9;
Z14、记录已套料长度Ln、最后一个套料零件的左端面F及其斜口长度g,其中Ln=fn+l,即最后一个零件的平移距离加上零件长度,g根据步骤Z8计算出;
Z15、结束流程。
在本实施例中,可将上述步骤设计为插件模块,形成一个利用SolidWorks二次开发接口而实现上述功能的插件,编制插件所用的程序语言可以是C语言、C++语言、C#语言、Basic语言等,其中优选C++语言。
与现有技术相比,本发明具有计算便捷,套料结果形象直观等优点,本发明方法确保管材原料利用率最大化,能有效提高材料利用率,降低管材零件加工费用,经济效益显著。
显然,本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种管材零件套料方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、对零件进行预处理,包括将零件进行分类和排序;
S2、将零件的截面形状数据作为关键字,在管材原料数据库中查询原料信息;
S3、判断管材原料的长度L是否满足套料需求,是则执行步骤S6,否则执行步骤S4;
S4、是否自动添加管材原料库存,是则执行步骤S5,否则结束流程;
S5、添加默认长度的管材原料库存;
S6、处理零件及其刀路在相对管材原料最左侧坐标原点的镜像翻转及平移,即绕坐标系z轴的翻转及x轴上的平移;
S7、判断套料零件是否共边,若共边则执行步骤S8,否则执行步骤S9;
S8、合并套料零件的共边刀路:
S9、根据零件的截面形状数据、管材原料的长度L,创建管材模型显示;
S10、在管材模型中显示步骤S9套料出来的已经做过矩阵变换的零件及刀路;
S11、结束流程。
2.根据权利要求1所述的管材零件套料方法,其特征在于,步骤S1中对零件进行预处理的具体步骤如下:
Y1、打开包含有零件模型的装配体文档;
Y2、分离出装配体文档中所有待套料的零件;
Y3、分析零件特征,包括零件的截面形状数据、长l、宽w、高h;
Y4、根据不同的截面特征将分离出的零件分类放到一个i*j二维数组P中,第一维P[i][]表示不同截面的零件种类,第二维P[][j]表示相同截面的零件个数;
Y5、获取零件轮廓及边信息,对边进行离散处理生成刀路数据;
Y6、读取零件套料的配置信息,包括零件边距a、零件间距b、套料数量c、机床切割死区长度d、套料优先级;
Y7、根据套料优先级对数组P[i][j]中的零件进行排序;
Y8、顺次对分离出的数组P[i][j]中不同截面的零件进行套料。
3.根据权利要求2所述的管材零件套料方法,其特征在于,步骤S6中,处理零件及其刀路在相对管材原料最左侧坐标原点的镜像翻转及平移的具体步骤如下:
假设管材原料的已套料长度为Ln,上一个已套料零件Pi,j-1的左端面为F及其斜口长度为g,且这些信息被记录;
Z1、读取上个已套料零件Pi,j-1的记录,并判断记录是否存在,当已套料长度Ln为0或零件Pi,j-1的左端面F为空时,即不存在记录,执行步骤Z4,反之则存在记录,执行步骤Z2;
Z2、根据端面法向量分析零件Pi,j-1的左端面F是否为斜口,是则执行步骤Z3,否则执行步骤Z4;
Z3、分析当前需套料零件Pi,j的左右端面是否与零件Pi,j-1的左端面F相同;若零件Pi,j-1的左端面F与零件Pi,j的左端面相同,则执行步骤Z6;若零件Pi,j-1的左端面F与零件Pi,j的右端面相同,则执行步骤Z7;若均不相同,则执行步骤Z4;
Z4、设置g为0,根据端面法向量分析零件Pi,j左右的两个端面是否有斜口,是则执行步骤Z5,否则执行步骤Z9;
Z5、判断零件Pi,j是否仅在右侧有斜口,是则执行步骤Z6,否则执行步骤Z7;
Z6、对第奇数个零件及其刀路进行绕z轴镜像翻转,然后执行步骤Z8;
Z7、对第偶数个零件及其刀路进行绕z轴镜像翻转;
Z8、根据端面最大x坐标及最小x坐标差的绝对值得出要共边的斜口长度,由此计算出第奇数个零件左侧斜口长度e1,第偶数个零件左侧斜口长度e2;
Z9、计算第n个零件在x轴正方向上的偏移量fn;
Z10、判断fn是否小于死区长度d,是则执行步骤Z11,否则执行步骤Z12;
Z11、清空已套料长度Ln、左端面F及其长度g的记录,设置套料数量c为c=c-n+1,执行步骤Z1在新的管材原料上继续套料;
Z12、根据步骤Z9的计算结果对零件及其刀路进行平移处理;
Z13、判断零件是否按数量已经完成套料,即n=c,是则执行步骤Z14,否则n=n+1,继续执行步骤Z9;
Z14、记录已套料长度Ln、最后一个套料零件的左端面F及其斜口长度g,其中Ln=fn+l,g根据步骤Z8计算出;
Z15、结束流程。
4.根据权利要求2所述的管材零件套料方法,其特征在于,步骤Y6中的套料优先级是指:包括手动设定的零件优先级,或零件长度最长到最短,或零件长度最短到最长。
5.根据权利要求2所述的管材零件套料方法,其特征在于,步骤S3中,判断管材原料的长度L是否满足套料需求的判断公式为:L≥a+lmax+d,其中lmax为所有零件中的最大长度值。
6.根据权利要求1所述的管材零件套料方法,其特征在于,步骤S5中的默认长度是根据机床加工最大加工管材长度而进行设定。
7.根据权利要求1所述的管材零件套料方法,其特征在于,步骤S7中判断套料零件是否共边:即判断步骤S6中套料出来的两个相邻零件的端面是否相同,如果相同且零件间距b为0则为共边。
8.根据权利要求1所述的管材零件套料方法,其特征在于,步骤S8中合并套料零件的共边刀路:即删除两个相邻管材零件中右侧管材零件刀路中的左侧端面刀路。
9.根据权利要求1所述的管材零件套料方法,其特征在于,步骤S9中管材模型的显示透明度为80%。
10.根据权利要求3所述的管材零件套料方法,其特征在于,步骤Z9中偏移量fn的计算公式为:
fn=L-Ln+g-n*l-a-(n-1)*b+n/2*e1+(n-1)/2*e2
其中1≤n≤c。
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