钢结构零件生产CAMMIS集成制造系统

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1、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

2、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：焊雀钢结枸装悍同曰设卄人虽完成存储介质：蓝圈焊底钢结枸辱件氏 届性数訴,如厚J, 材质，件数等.由设计人员提棋焊接钢结构辱件IS 有前犁铉曰设计人员提 供；有的堂位田主产设誤用CAD手段叫可 理决CAD凰母文件 蔓至凰形数旅库蠶鈔：纸面上的的苴垃古敦祥二連过該 样完成；宕的单位根点 设岂曰设计人员卷供 的往往娶再次谑过述样右为琳帘语言武编程；有覺妾用亘出 或从前道王序恿霉CAC圏形言动编

3、割 t有的乘用手二设计专用程库交亘盍 揄人；能与设计工艺訶门共至数据库 的不多：能结合按术管坯的不梦料，数控切割程序编制及氈套管理巨前所兀丈多为交互式或与自动套料皓合，配套管理犬參为人工记录=能与车间的在制品管理结合的不务能与原村料按入管理结合的不多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

4、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

5、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

6、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 SSCAM 2.0 版。 SSCAM 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

7、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：A屋谊问路产吕站鞫！财料 志和共他管匡信 皀系蚕软亠克敕量需罂鑫蠶靜切剖抽工在制吕管理敎提群尊钢结拘切剖莓柠图电库各尖劳哥歪的 饉表.台账.? H单-访问 Ac ce s s z Fcx pro / CD&C黄拝库

8、尊.l 、打用图壮档灵巻理信息系唆/在制品/生产管理系违A cc es s / Faxpra / OD6C隹提產班应月软阵季统 堤供域人却缺统计,打印皐项还莹.MJTGCAD就据澤抉口零焙展;注藪隹零性團零七图话謳码T作国 放岸国毎削臟图依托A.U；OCAO蛙用CA4较作开岌的 钢跖喲竽譽抹斜 圳劃王誉后址理.蠱拦切別代诵首动 严或按直 丿CAD舸纭 樹详给 设计因 瓦叱.则仇AD裁提.融耳養鬍跖空氛性数捱依托AJICCAt或其他 遐吕*0辍匕开岌閑 钢站瑙毎俘放甘， 巻數依设讨和工艺 设计板块.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

9、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。 SSCAM 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，

10、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

11、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

12、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

13、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o 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

14、管理的需要。SSCAM 的 CAD 图纸文档管理系统支持 MS Windows 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（ODBC），因此支 持多种数据库，硬件体系，网络和操作系统。通过使用 SSCAM 使钢结构生产和技术准备工作提高了质量和效率，因此收 到了大幅度地提高产量的效果，经济效益十分显著。过去功能单一的数控切割编程排料软件已经不能满足现在的生产发展水平和 需要，工厂管理信息或者说资源需求计划 MRP 也要向紧密结合 CAD/CAM 发 展，因此钢结构的 CAD/CAM 软件和 MRP 软件会在 CIMS 的目标上会合，产 生新一代 CAD/CAM/MIS 系统。我们的 SSCAM 是一个实例。