CAD/CAM程式設計排料軟體提高鈑金製造業競爭力

一、當前鈑金製造業的現狀

隨著鈑金製造企業的生產規模逐漸擴大，所引進的各類數控鈑金加工機床也越來越多，一般情況下這意味著：

多種加工型別的機床。包括鐳射切割機、數控衝床、水射流切割、複合機、等離子切割機等；

機床品牌多樣化。機床分別來自不同的製造商；

程式設計軟體多樣化。不同機床採用完全不同的程式設計軟體。

 

鈑金行業面臨的問題

雖然在目前狀態下生產能夠正常進行，但是由於每種型別、每個品牌的機床都有各自專用的程式設計軟體，而且所有軟體之間完全互不相容，因此給程式設計、生產和管理帶來了許多問題，這些問題包括：

1 ．每個品牌和型號的機床只能由特定軟體程式設計；

2 ．每套軟體只能支援一種品牌的機床；

3 ．每位程式設計人員只能熟悉某種軟體，無法對全部機床程式設計；

4 ．某些程式設計軟體操作極其複雜，無法滿足目前的程式設計要求：

5 ．同一種產品在不同機床之間進行生產轉換時需要完全從零開始進行程式設計，造成大量的重複工作和嚴重的人力浪費；

6 ．程式設計過程非常容易產生差錯；

7 ．程式設計工作無法統一集中管理；

8 ．材料利用率無法達到最佳。

 

在這種程式設計環境下，機床完全成了加工的孤島。同一個零件在不同的程式設計軟體下以不同的格式表示，因此無法實現資料和資訊共享。這種狀況完全不能適應現代製造業柔性和即時製造的要求。

 

以上問題不僅存在於國內鈑金製造領域，即使在歐美企業某一個發展階段也存在同樣的問題。從上個世紀 90 年代中期開始，越來越多的企業意識到這一問題的嚴重性並採取了相應的解決措施，即：由專業的第三方程式設計軟體取代現有的多種程式設計軟體，將所有機床的程式設計整合到同一個程式設計平臺。

 

下面以結合英國 Radan 軟體，介紹此類軟體的主要應用以及採用第三方軟體的情況。

 

二 、鈑金加工的 重 中之重

對於任何一家鉕金製造企業，以下三個方面部是最重要的 。

1 . 材料利用率

鈑金產品的成本很大一部分來自於材料費用，隨著原材 料 價格的持續增長 ， 如何儘可 能 提高材料利用 率 成為所有鈑金製造商面臨的重大挑戰；每節約一分錢的材料費用，就意味著一分錢的額外利潤 ！

 

2 . 機床產能

當現有 CNC 數控機床 ( 鐳射切割機、數控衝床等 ) 不能滿足訂單的時候，您是否意識到您的機床產能還有提高的空間 ? 每臺機床產能提高 15 % 就意味著增加了 . 15 臺機床。如果有 3 臺機床，則相當於增加了 . 15X3=0 . 45 臺機床 ！

 

3 . 程式設計效率

程式設計效率決定了程式設計環節的人工成本 。 此外，程式設計效率還會影響到產品合格率、材料利用率和機床產能 。

 

在現有機床條件下提高材料利用率提高機球產能、 提 高程式設計效率將從根本上提升鈑金製造商的競爭力 !

 

三、軟體決定材料利用率

雖然任何軟體都聲稱可以進行不同零件之 間 的自由排 料， 但是其排 料 方式，過程和結果卻大不相同。最好的排料比最差的排料可以節省 20 % 的材料 ！ 下圖是 某 飛機制造公司購買軟體之前進行典型對比測試的結果：相同種類和數量的零件 ， 最省材料的 Radan 軟體比排名第二位的軟體少用 96 % 的材料 ( Radan 用料總長度為 11315 . 545 毫米，另外一家軟體用斟總長度為 12522 . 2 毫米 ) 。

 

 

排料軟體的核心技術在於數學演算法。與其它排料軟體不同 ， Radan 在計算過程中不僅考慮了不同零件之間的大小、幾何關係，而且更考慮了零件之間、零件與板材之間相對的空聞位置關係 。 根據設定 ， 該軟體可以連續執行任意長的時 間 ( 例 如 24 小時 ) 以求得最理想的材料 利 用率 ， 最終排料方案自動從幾十萬甚至上百萬方案中選取最優。

 

Radan 的許多使用者通常將特大批次的排 料 任務安排在非工作時間進行程式設計人最當 天 離開辦公室時啟動自動排料 ， 將運算時間設定為 8 小時 ( 12 小時或其它，根據需要和實際情況 ) ， 第二天早晨上班時即已經得到了一個非常理想的排料結果 ! 由該排料輸出 NC 程式即可直接進行生產加工 。

 

以下是 Radan 部分自動排料結果示意圖。從圖中可以發現 ， 零件之間、零件與板材之間的空間位置關係得到了充分考慮 。

 

四、軟體彩響機床產能

許多鈑金製造商並未意識到軟體會對機床的產能產生影響，事實上，軟體對機床產能的影響非常大。對於鐳射切割機而言，最太的影晌來自幹加工過程非切割狀態下切割頭的移動方式和總移動長度。

 

路徑最佳化功能

路徑最佳化功能對零件的加工順序進行最佳化，決定哪一個黴件先加工 ， 哪一個零件後 加工。

 

智慧導 入 功能 ( 切割穿刺點最佳化 )

智箭匯入即切割穿刺點最佳化在加工路徑已經確定的情況下對每一個輪廓的切割穿刺點進行智慧選擇和最佳化，經過智慧導 入 最佳化，保證切割頭在非切割狀態下的總移動 長 度最短 ， 因 此 ， 產品的加工時間得以縮短。 某 公司透過採用 Radan 軟體的穿刺點最佳化功能，產品在兩臺瑞士百超鐳射切割機上的加工時間平均縮短了 15-20 % ， 即相當於每臺機床每年增加了 2 - 2 . 5 個月的切割能力。

 

五、軟體決定 編 程效率

程式設計效率完全取決於軟體 。 在傳統方式下 ， 每種機床都透過原廠軟體進行程式設計，同一個 CAD 零件，排科在不同的程式設計系統下都有專用圖形格式 。 因此，如果希望將產品從一臺機床轉移到另一臺機床進行生產 ， 則必須重新進行圖形處理和排料，大大增加了程式設計的工作量，並且出錯軍增加 。

 

第三方程式設計軟體的最大特點是任何零件和排料對於任何機床都是完全通用的，即對於整個鈑金加工的程式設計環節、對於所有機床只有一種圖形和排 料 格式 。 任何已經完成的零件圖 形 / 排料均可以用於所有機床的程式輸出 。 任何產品只要曾經進行過程式設計 ， 則在將來任何時候均可直接利用該排 料 快速輸出其它指定機床的 NC 程式 。

 

如果由幹某種原園 ( 機床故障、保養需要、工作負荷已滿等 ) 需要將某 一批 產品從一臺機床轉移到另外一臺機床上進行生產 ， 例如將曾經在百超鐳射切割機上加工的產品臨時轉移到通懊鐳射 ， 所需工作僅僅是開啟 原 來的排料檔案，選取通快鐳射切割機型號，然後點選 “ CNC 程式輸出”按鈕即可完成。整個工作在 30 秒之內完成，而在傳統方式下重新進行排料 、 輸出程式可能需要數小時 !

 

在第三方程式設計軟體下 ， 所有零件、排料格式完全通用 ， 所有機床程式設計和排聿鬥過程完全相同 。 園此，將會大大提高整個鈑金加工的工藝管理水平 。

 

六、 軟體投資回收週期

第三方軟體的投資回收週期主要取決於軟體的效能。例如， Radan 的投資回收週期為 3 個月到 6 個月，回報主要體現在以下方面：

1 ） 程式設計人工的節省；

2 ） 材料利用率的提高 ( 至少 3 ． 5%) ；

3 ） 機床產能的提高 ( 每臺鐳射切割機提高 15 ． 20% 的切割能力 ) ；

4 ） 將來購買新機床時大幅節省的軟體投資；

5 ） 管理成本的降低。

 

七、 某 公司 應用案例

採用一套 CADCAM 軟體驅動 21 臺數控鈑金機床

某 司專業製造物流裝置，在美國有 6 家工廠，總的生產面積達 300 萬平方英尺。自 1992 年購置第一臺轉塔衝床至今，洛茲公司已先後購買了 21 臺轉塔衝床和鐳射切割機，其中部分機床帶自動上下料裝置或者是 FMS 柔性生產線。相應地， 該 公司也配置了多種不同的程式設計軟體。因為這個原因，需要經常重複地在不同 CAM 軟體下進行程式設計和排料以便產品在其它的機床上能夠進行生產，生成的報告也是五花 八門 、各不相同。由於某些軟體的排料功能非常差或者根本就沒有自動排料功能，因此，需要大量的人工排料工作。此外，由於沒有人能夠精通所有的 CAM 軟體程式設計，所以整個鈑金加工單元的生產效率無法充分發揮。

 

 

2005 年， 該 公司著手對三家能夠支援全部六種型號機床的 CAD ／ C AM 軟體進行一系列的測試， Radan 是其中的一家。 該 的常用產品被用來比較各家軟體的排料效果，結果是 Radan 軟體的高效能矩形排料模組的材料利用率在衝床上比第二名高出 4% 。而 Radan 軟體針對鐳射零件的排料結果也是遠遠優於其它軟體。公司的製造工程師這樣評價道：“ ... 這些測試證明 Radan 軟體在材料利用率、自動共邊和映象方面等自動化方面的功能是最強的。我們已經在兩個工廠使用了 Radan 軟體，但是我們仍然做進一步的測試以證明我們的決定是正確的。結果表明，其它軟體在材料利用率、自動化方面無法與 Radan 相比，而這些方面對我們而言非常重要。”

 

公司最終決定全部採用 Radan 軟體，其中的一個工廠還配置了 RCP 遠端自動控制模組。全部 6 個工廠還都安裝了生產訂單 管理系統。全部軟體在一個星期內安裝完畢。關於安裝和培訓， 工作人員 這樣評價： “ Radan 軟體是我見過安裝最簡單的，經過兩天的培訓，我們的工程師就基本上掌握了軟體的主要功能並開始同 Radan 工程師討論非常深入的問題了 ! ”

 

衝床和鐳射切割機上的程式設計工作量很快就減輕了許多。在將來，現場機床操作人員計劃使用生產訂單 管理系統對已經安排在其它機床生產的訂單進行重新分配。這樣，部分或者是全部產品可以很快實現在其它任何衝床或者是鐳射切割機上的排料。

 

隨著公司正式使用 Radan 軟體，許多方面的節省很快顯現出來。程式設計速度大幅提高，機床產能也得到了有效提高。測試階段 Radan 領先的材料利用率在實際生產中得到了實際確認。 Radan 鐳射切割材料利用率比以前軟體自動排料平均高出 5 % ，即使與從前人工最佳化之後的排料相比， Radan 也要高出 1 ． 5 % 以上。在衝床上， Radan 的材料利用率比以前提高了 11 ． 4 % 。

 

員工 最後這樣說： “ Radan 使我們能夠將全部工廠的全部 CNC 鈑金機床的程式設計整合到同一個平臺下。全部加工資訊都儲存在同一個圖形檔案內，針對任意工廠、任意機床的排料和 NC 程式可以立即生成。最保守估計，一年之內我們就可收回全部軟體的投資。 Radan 後來又相繼升級了一些新的功能，其中許多我們從沒有聽說過或者是意識到。我們還會增加新的機床，與 Radan 的夥伴關係將使 企業 在行業內居於有利的競爭地位並將更好的發展。 ”本文章來自御雲鈑金軟體，更多詳細資訊請點選：