摘要：随着我国工业水平的不断提高，挖掘机前端工作装置的生产应当具有先进性，建立用于数控火焰切割的二维排料系统是具有现实意义的。基于此，本文分析了用于数控火焰切割的二维排料系统结构，讨论了用于数控火焰切割的二维排料系统管理，探究了用于数控火焰切割的二维排料系统，包括特征数据提取、零件的预处理、数控模拟切割、软件设计开发和系统应用实例。
关键词：数控火焰切割；二维排料系统；数控编程
前言
在挖掘机前端工作装置的生产中，会涉及到对多种零件的剪切、气割和冲裁，这就会涉及到对材料的消耗，难免会在过程中出现浪费情况，这就需要在兼顾切割工艺的同时来对排料软件进行开发，应用先进的数控编程系统完成相关工作。针对机械制造行业的具体需求，将材料的耗费控制在最低范围内，设计用于数控火焰切割的二维排料系统，让系统具有应用性、完善性和合理性。
一、用于数控火焰切割的二维排料系统结构
在对该系统进行设计前，应当对其结构进行建立，实现对功能的有效探究。由于具体工作是围绕钢板下料方面展开的，显示出了板类零件的生产需要，也是用于数控火焰切割的二维排料系统的结构重点，属于CAD/CAM的集成系统。在实际的工作过程中，工程技术人员在绘制工程图纸时所使用的软件以AutoCAD为主，因此在建立二维排料系统时，为了让系统具有较强的应用性，将AutoCAD作为基础平台更为合适，在AutoCAD的基础上实现二次开发，得到具有先进性的软件系统。另外，系统结构应当具有完整性，结合系统的实际应用情况，应当让系统的操作具有直观性，应用对话框操作的模式，保证工作人员操作的便捷性。让菜单和提示分别有着中文版本和英文版本，实现对其总体结构的有效设计。
二、用于数控火焰切割的二维排料系统管理
在用于数控火焰切割的二维排料系统中，其管理依赖于管理系统的应用，这也是在系统中不可或缺的一部分。现阶段，在对工程图纸进行管理的方面，仍未有较好的管理方式，这就需要将关于工程图纸的管理融入到系统设计中，根据数据库储存的各种资料，实现科学、有效的管理，让系统管理具有标准性、逻辑性和规范性。数据库方面，包括板材库、未处理零件库、已处理零件库、剩材库和排料图库，在管理的角度，应当可以通过系统完成对图形的各项处理，包括图形的建库、图形的存档、图形的查找、图形的修改和图形的删除等，实现对用于数控火焰切割的二维排料系统的科学管理[1]。
三、用于数控火焰切割的二维排料系统
（一）特征数据提取
在进行零件制造时，要特别注意对零件特征数据的提取，要求明确零件的轮廓信息，才能够保证制造出来的零件符合设计标准。零件的轮廓信息包括几何信息和离散信息，对这些信息进行处理，才能够得到特征数据。几何信息的获取方面，主要是对实体轮廓的处理，且比较常见的实体轮廓共有三种，分别是圆、直线和圆弧，获取信息时会使用到不同的方法[2]。例如，在对圆的几何信息进行获取时，需要获取的信息为圆心坐标和半径大小。在对直线轮廓的几何信息进行获取时，需要获取的信息为直线轮廓的首端坐标和直线轮廓的末端坐标，由两点来完成一条直线的全部信息。在对圆弧轮廓的几何信息进行获取时，需要获取的信息为圆心坐标、起始角大小、终止角大小和半径大小。
离散信息是针对零件上的一些特定信息，对得到的信息进行处理，让这些离散信息之间具有一定的拓扑关系，以此获得具有有效性的特征数据。在进行离散时，应当对零件的完整性进行保证，通过凹凸性来展现，这时候使用的方法为面积法等。例如，在生产破碎锤时，需要对一段圆弧进行处理，将圆弧的两个端点连接，如果其面积与原图形相比较大，那么就是凹圆弧，如果其面积与原图形相比较小，那么就是凸圆弧。经过测试得到的是凹圆弧，就需要应用到给定精度，均分为小段圆弧，如果有部分小于给定精度，那么就将圆弧转换为折线，这就是一种有效的离散方式，得到的多边形包含原图形，按照其切割时不会造成原图形的缺失。
（二）零件的预处理
通过AutoCAD软件完成对零件轮廓线的编辑，让其轮廓线以polyline类型呈现，删除无关属性，仅保留与排料有关的数据，比如零件的内轮廓线和外轮廓线。由于涉及到对板料的切割，在切割中会存在一定的误差，且割缝也具有一定的宽度，这就要将得到的轮廓线进行缩放，保证切割后的材料符合相关标准。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如，在对液压剪这一零件进行预处理时，工作人员得到了零件的标准轮廓线，由于要考虑切割损耗，其将外轮廓线进行放大，约为半个割缝宽度，且内轮廓线随之减小，约为半个割缝宽度。零件的预处理是在排料开始前的处理，做好精细的处理工作，提升整体系统的工作质量[3]。
（三）数控模拟切割
为了让整个工作过程具有准确性，可以在系统中融入数控模拟切割，通过提前演示来判断每个环节是否存在错误，让计算机在正确的工作状态下按照预设进行加工。在数控模拟切割过程中，其设计围绕坐标显示和实际功能。坐标显示设计方面，由于移动喷嘴所使用的方法是位移增量法，为了实时获取喷嘴的工作位置，这方面的工作必不可少，设置位置更新的时间间隔，由于喷嘴的工作速度并不是均匀呈现的，可以将距离长度作为显示的标准，当喷嘴走过多长距离时，就会在屏幕上显示出来其轨迹位置，移动依靠CNC程序控制，显示则是在计算机屏幕，根据用户设计的数值完成坐标显示设计。功能设计方面，数控模拟切割是作为该系统的一个模拟功能呈现的，计算机在工作过程中应当能够生成切割线和引割线，并且在屏幕上能够显现出来这些线的轨迹，选用不同的颜色，让两种线得到有效的区分。切割线和引割线的生成与预热点有关，来自于封闭轮廓线，是切割的端点，通过人工给定的方式进行交互，实现数控模拟切割的功能设计。
（四）软件设计开发
完成用于数控火焰切割的二维排料系统，就需要设计与开发能够承载该系统的软件。开发平台已经选择AutoCAD，二次开发工具为 FastCAM套料软件，具有可操作性、集成性和移植性等多种特点。例如，在挖掘机前端工作装置的生产中，需要对抓木器进行钢板下料，应用了设计的二维排料系统，适用于数控火焰切割，与企业的切割方式相符合。钢板下料工作所使用的是用于数控火焰切割的二维排料系统中的自动排料系统，自觉调出了零件的工程图纸，并取出能够制造其的板材，进行零件预处理和自动排列等操作，保存与之相关的数据，重新存入库中。在工作流程方面，包括零件库调出、零件输入、零件的预处理、自动排料、数控自动编程和数控加工，这种方式大大提高了工作的准确性，也避免了因人工造成的时间浪费和低级失误，让软件设计开发具有现实意义。
为了让软件设计开发具有较强的应用性，在软件界面设计要做到一目了然，能够在菜单栏中找到零件库、板材库等数据库，对其中内容进行查找、修改、添加和删除，还可以进入模拟切割的环节，判断整体工作流程的准确程度。在打开软件后，应当能够保证许多功能可以直接在菜单栏中进入，提升工作的速度和效率。在主控界面上应当标注软件及系统的名称，写明系统设计者，标注系统制作时间，并配有退出按钮，在不使用该软件时能够退出软件，避免软件占用计算机内存，影响到其他工作的进度。
（五）系统应用实例
为了验证用于数控火焰切割的二维排料系统的实用性，需要结合具体案例来验证其有效性。由于本厂主要生产挖掘机前端工作装置，将破碎锤作为系统实验的零件样本，将其所使用的部分零件使用该系统进行排放，使用的板材为长方形，长为3米，宽为2米，经过数控火焰切割的二维排料系统的工作，得到了相应的排料结果，此时板材的利用率为84.674%，对比不使用该系统的排料结果，板材的利用率大幅度提高，约为20%。这种程度的利用率已经具有较强的经济性，但为了让其呈现出更为满意的效果，可以使用人工调整的方式，对一些较为暧昧的部分进行调整，让排料成果更加准确，方便后续加工的稳定进行，让企业的排料工作趋于正规化。这种将管理、排料和加工都考虑到的系统具有实际意义，用于数控火焰切割的二维排料系统功能不应该具有局限性，它不仅仅是为排料服务，而是为整个机械生产过程服务，保证该系统能够作为一个具有先进意义的连接点，串联整个产品生产流程，推动企业的进步与发展。
结论
综上所述，建立用于数控火焰切割的二维排料系统是具有现实意义的，符合机械制造行业的标准，降低企业在材料方面的消耗，推动我国机械生产的进步与发展。从多角度了解用于数控火焰切割的二维排料系统，包括其系统结构和系统管理，结合工作的具体情况，让工作内容能够与该系统进行融合，实现对企业整体工作效率的提升，为企业的平稳运行提供保障。
参考文献
[1]陈丽.数控火焰切割件切割变形的工艺控制[J].科技资讯,2017,15(01):66-67.
[2]杨楠.数控火焰切割技术在生产中的风险评估[J].能源与节能,2017(01):128-129+161.
[3]朱庆霞,陈飞.一种数控火焰切割中厚板的实用技术[J].机械工程师,2017(01):251-252.
论文作者:杨武城
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/16
标签：系统论文; 数控论文; 零件论文; 火焰论文; 工作论文; 圆弧论文; 信息论文; 《基层建设》2018年第30期论文;