钢结构零件生产CAMMIS集成制造系统

钢结构零件生产CAM/MIS集成制造系统2006-12-25来源：机电一体化作者：刘启卫论述了焊接钢结构生产技术进步的重大经济意义，分析了目前焊接钢结构生产准备工作的三种类型及其优缺点，介绍了自行开发的钢结构及各种板材零件数控切削加工的CAM和计算机辅助管理集成制造系统软件一NCW的主要功能和特点。据有关资料介绍，焊接钢结构消耗的钢材约占全部钢铁消费量的45%。因此焊接钢结构及其零件的生产技术进步具有重大的经济效益。目前在造船厂和重型机械厂生产焊接钢结构板材零件，采用数控切割工艺（包括火焰，等离子，激光）历史已经很长。很多工厂把数控切割方法作为主要的板材零件生产工艺。在焊接钢结构生产领域，生产和技术准备工作对提高质量，提高综合生产效率，提高材料利用率影响很大；具体地说就是放样，数控切割编程，排料，生产设计和工艺设计工作。焊接钢结构的设计，生产准备的工作流程和一般现状如图1所示:悍接钢结构芸悍H日设计人员完成存储分质：蓝图焊接钢结构暮件的展性数据.如厚度.材质，件数等二由设计人员提供焊接钢结构零件图有悍接钢结构芸悍H日设计人员完成存储分质：蓝图焊接钢结构暮件的展性数据.如厚度.材质，件数等二由设计人员提供焊接钢结构零件图有的单位目设计人员握供；有的堕位田生产设采用CM手段时可墨供匚虻图形文件甚至图形数据库存储介底：纸面上的宝细表的苴位白敢样工通il成样完成「有的单位根左没有。曰设计人冕提供的住往要再次通过敏样采用CAD手段泊可以提烘属性数据库数含切款程序编削有四景:用语W式编程；和的妥用宣出或从前适工序取猖CAC圄形食动编制*有的采用手二设计专用程序交丘式输&;能与设计三艺胡门共享数据库的不多：能纬合技术管理的不多=料，数控切割程序编制及瓦■套管理巨前所只大名为交互式或与自动亶料结含，3套萱理大多为人三记录=能与车间的在制品管涯结合翌不多能与原材料投入管理结合的不爰实际工作的情况可以分成几个类型或阶段:1。停留在传统手工操作的方式。除数控切割程序编制和排料使用了孤立的计算机外，设计人员向工艺人员和生产设计人员，工艺人员和生产设计人员向数控切割程序编制排料人员传递信息基本上依靠蓝图或手工编制的切割程序清单。2。在设计人员，工艺人员和数控切割程序排料人员均已使用了计算机辅助完成工作的情况下，没有利用网络和数据库等实现数据共享。三个工作阶段都是孤立地完成的。3。在设计人员，工艺人员和数控切割程序排料人员均已使用了计算机辅助完成工作的情况下，利用计算机网络和数据库及管理程序实现图纸信息和属性数据共享。三个工作阶段都是有机结合完成的。在设计，生产设计阶段都和管理信息系统紧密结合，形成CAD/CAM/MIS集成的人机结合的系统。在1阶段，突出的缺点是信息传递慢，手工设计焊接钢结构图纸比例难于准确，造成图纸尺寸问题多，理解图纸，修改补充图纸和放样工作量大，周期长，工作不易检验复核，差错多。因此严重制约了钢结构生产效率和效益的提高。在2阶段，缺点是没有利用网络和数据库等实现数据共享。存在大量重复劳动，因此也带来出错的机会和技术准备周期难以缩短。由于设计人员提供数据的的主要手段仍然是蓝图，对CAD图的比例等质量要求不高。放样或生产设计人员难以直接利用CAD图，图纸尺寸工艺问题仍然难以得到根本解决，后道工序难以提高效率。第3阶段和第2阶段的最主要的区别在于：设计图纸包括零件图的CAD图形和各种属性数据利用计算机网络和数据库在设计人员，工艺及生产设计人员，数控切割程序编制人员乃至生产组织管理人员之间共享。因此可以最大限度地减少传统工作方式数据传递过程耗费的时间和产生的差错。因为后道工序的工作人员需要直接利用前道工序工作人员在计算机内提供的CAD图和各种属性数据，这样就对设计图纸和零件图提出了严格的尺寸比例准确的要求。在设计，生产设计阶段都和管理信息系统紧密结合，形成CAD/CAM/MIS集成的人机结合的系统，意味着每个工作人员都对计算机内的自己输入的数据负责，也只有自己负责输入，修改和删除。和管理信息系统结合意味着挖掘最后可能存在的生产潜力。为最大限度地提高效益铺平道路。我们在建立钢结构的计算机辅助CAM/MIS集成系统方面做了一些工作。初步开发成功了一个钢结构及其他板材零件数控切割加工的计算机辅助制造和辅助管理的集成制造系统软件——SSCAM2.0版oSSCAM是在一个大型的多品种小批量重型机械类钢结构生产单位背景下开发的。我们作为从事数控切割加工编程的生产第一线的工作人员，在使用引进的德国ESAB公司的数控火焰切割机及其配套软件COLUMBUS时，深入了解了该数控切割机和COLUMBUS软件，吸收其优点自行开发了SSCAM系统。SSCAM适合采用火焰，等离子，激光，高压水等数控切割工

艺生产钢板或其他板材零件的生产厂使用。SSCAM的主要结构模块和输入输出如图2所示:产吕结购，材朴表和其他管玲瘩急泵茨软烂表按切到加工在副昌管坦款据津等钢纺相切到莓岸图形，岸各类骨蓟形的理表,台账.产吕结购，材朴表和其他管玲瘩急泵茨软烂表按切到加工在副昌管坦款据津等钢纺相切到莓岸图形，岸各类骨蓟形的理表,台账.?曰单■・访间AccessFcxpro/CD&C紫虎庠等.—、打印图纸挡宾管理信息至疏/在制品/星产管理整坑Access/Faxpra/ODBC裁提座及应月软蚱辱统提供输_v萱曲/统计打印暮项或琵,凰JTOCAD裁提座按口写蜂■属浅散捐夸世图耳炸■目页及为两律役.排料图切到代诡尊垃壬作囹放程图预制，梆板图梅茸的设甘图^f-.依托AU7GCAD一…CA从软件开发的钢跖瑜寻畦排弭,切割工艺后史瑁.盆控切剖代语百动迎JTOCAD紫捷座按日髭器径■新属性鼓据依托AUTCCA&或其他避RCAO软华开发幽朗垢梅芋律煎椎，釜裁任设讨有王艺设计担玦.SSCAM的各功能模块，数据库可以在网络上建立，可以是分布式的。通过网关可以和其他管理信息系统或设计部门的图形库以及数据库通讯。1。放样以及零件几何图形和工作图的产生。有些较老的数控编程软件系统采用数控加工专用语言的工作方式。SSCAM没有沿用这种效率较低的方法，采用了先进的CAD工作方式oSSCAM设计工作图是依托通用CAD系统AUTOCAD，具有良好的开放性。可以用IGES，DXF等几种CAD图形交换格式和绝大多数钢结构设计CAD系统连接。因此SSCAM可以直接从CAD系统接收设计图文件，并从中读取钢结构零件几何信息。然后继续完成工艺设计--生产设计--放样工作，采用交互式和自动参数式设计零件工作图。由于SSCAM集成了管理信息系统，上述工作的计划，进度检查，生产配套准备的数据库建立都在同一系统中完成。SSCAM设计工作图效率很高，不易出错，图纸正规完善。不论尺寸标注，局部放大，加工坡口标注，冷加工标注，装配位置标注，公差，用户定制图框标题栏等正规图纸应有的内容都具备了。可以直接用它作为工艺文件指导工人的生产作业。SSCAM工作图和其他同类系统相比还有一个特点：没有冗余的中间数据文件，工作图文件就是排料的原始文件，对已经排料的工作图的任何修改会自动反映在排料图中，不会出现工作图修改而排料图没有修改的不一致现象。SSCAM的工作图设计部分同样可以用于设计钢结构的型钢类零件，胎架图，拼装工艺，焊接工艺图等。（见附录的工作图和放样图）对工作图增加工时定额，成本计算等内容也不难。这样就使钢结构的工艺设计，生产准备工作和技术准备工作完全纳入计算机系统了。2。设计排料图。SSCAM的排料图设计功能十分实用。考虑到采取切割工艺技巧减少切割热变形对零件加工精度的影响和提高材料利用率，SSCAM可以任意选择四种切割引弧方式；可以任意按排零件的旋转，镜象，切割方向，引弧位置，零件切割加工顺序。排料图上有必要的标注内容，如切割长度，快速移动长度，切割穿孔点数，所有排料零件的清单，件号标注，材质，板厚，张数，操作人员签字，设计日期，切割操作的记录，切割钢板的炉批号等等°SSCAM对排料图上的零件自动记录数据库，并显示在屏幕上方（见附录的排料图）°SSCAM还可以用任意复杂形状的板材原料进行排料，便于利用边角料，甚至切割报废的零件也可以重新作为原料进行排料利用。SSCAM系统具备了灵活的割缝补偿计算功能。模拟显示切割路径检验存储

数据读写的正确性。可以输出两种主要的数控切割机指令代码:ESSI，EIA格式。由于工厂为了更经济地生产各种大小形状批量的零件，往往采用人工半自动切割，光电跟踪切割，靠模切割，多头条形切割等不同切割工艺和设备。但难以得到最优的排料方案，配套管理也困难。SSCAM对所有待切割的零件根据管理信息系统的生产计划进行集中排料，可以真正彻底地对在板材上下料的零件实行定额发料，提高了材料管理水平和利用率，加强了切割生产配套的计划性，使生产更有秩序。3。SSCAM集成了适应多用户环境要求的生产管理信息系统和CAD图纸文档管理系统。SSCAM的管理信息系统的开发是向靠拢MRP（资源需求计划）为指导思想的。SSCAM也特别注意了系统的开放性，互联性和人机界面的友好性。SSCAM集成系统版的显示屏幕和各类报表均有必要的各类图形，如零件图，排料图，放样图，装配图，工艺图，胎架图等，直观，实用。（见附录的管理信息系统零件查询屏幕和生产台账）。SSCAM的集成系统版可以用1GB硬盘的中低档服务器，支持数万种零件年产万吨以上的钢结构件生产及管理的需要。SSCAM的CAD图纸文档管理系统支持MSWindows的对象链接与嵌入技术（OLE）。凡是支持OLE技术的任何软件的文档均可管理。SSCAM的放样，工艺设计，排料等所有在CAD图形环境下的操作，都可直接访问管理信息系统数据库，自动完成数据录入，实现了各种CAD图纸档案和管理属性数据的统一管理。SSCAM的CAD图纸文档管理系统不是孤立的，它和生产管理系统无缝地集成在一起。在生产管理信息系统的任何界面和报表上均可直接显示和打印CAD图。SSCAM可以和工厂的其他管理信息系统联网如供应，生产计划，设计技术，质量跟踪保证系统等，也可和商品化的资源需求计划软件MRP集成在一起。SSCAM的管理信息系统支持开放数据库互联协议（ODB