Мы продолжаем описание назначения и возможностей нового программного модуля «T-FLEX/Раскрой», предлагаемого известной российской компанией «Топ Системы». В предыдущей статье «Три задачи для «T-FLEX/Раскрой». Раскрой листов на карты-полосы» журнала «САПР и графика» №5’2000 рассказывалось о решении задачи оптимального раскроя листов на карты-полосы с использованием графического пакета T-FLEX CAD и приложения «T-FLEX/Раскрой». В данной публикации мы более подробно остановимся на оптимизации раскроя детали в полосе и/или листе (регулярного раскроя) и рассмотрим возможности совместного использования модулей регулярного раскроя и раскроя листов на полосы.

Три задачи для «T-FLEX/Раскрой». Раскрой детали в полосе

Андрей Мазурин

Регулярный раскрой в «T-FLEX/Раскрой»

Раскрой листов на полосы

Для тех, кто не имеет возможности ознакомиться с вводной статьей, опубликованной в майском номере журнала «САПР и графика», в которой, в частности, подробно описывались задачи, решаемые с использованием Windows-приложения «T-FLEX/Раскрой», коротко осветим основные моменты.

Прежде всего «T-FLEX/Раскрой» является специализированным программным модулем, работающим совместно с графическим пакетом T-FLEX CAD фирмы «Топ Системы». Программа ориентирована на решение 2D-задач оптимизации раскроя:

• листов на карты и/или полосы;
• детали в полосе и/или листе (так называемый регулярный раскрой);
• группы разнородных деталей в листе или на другой плоской заготовке произвольно заданной формы (например, на отходе листа, после получения из него других деталей), так называемый нерегулярный, или фигурный, раскрой.

Другой важной особенностью является то, что при разработке приложения «T-FLEX/Раскрой» учитывалась возможность его совместной эксплуатации с комплектом программ, объединенных для решения всего комплекса конструкторско-технологических задач подготовки производства изделия на базе графической системы T-FLEX CAD. Помимо самой графической системы сюда входят технологическая система «T-FLEX/Технология» (более известная как «ТехноПро») для проектирования технологии изготовления изделия и система «T-FLEX/ЧПУ» для подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ, с которыми непосредственно взаимодействует «T-FLEX/Раскрой».

Регулярный раскрой в «T-FLEX/Раскрой»

Задача оптимизации раскроя плоской детали в полосе или листе материала наиболее актуальна для серийных и крупносерийных производств. Особый интерес к решению этой задачи проявляют проектировщики штамповой оснастки, в частности для получения деталей из полосы вырубкой-пробивкой. Поэтому при подготовке исходных данных для получения оптимальных параметров схемы раскроя учитывается ряд параметров, используемых для проектирования штамповой оснастки.

Для начала процесса выполнения расчета схемы раскроя необходимо подготовить графическую модель штампуемой или вырезаемой из листа плоской детали в графической системе T-FLEX CAD. Для примера будем использовать эскиз чертежа детали, спроектированной на одном из приборостроительных заводов в графическом редакторе AutoCAD и преобразованной в формат T-FLEX CAD стандартными средствами системы (рис. 1).

Для тех, кто еще не успел детально изучить возможности системы T-FLEX CAD, отмечу, что, работая с графическим пакетом, пользователь имеет, в частности, возможность создавать так называемые штриховки. Штриховки помогают пользователям не только указывать поверхности разреза или сечения, полученные секущей плоскостью, но и четко очерчивать границы области твердого тела проектируемой детали. Поясню это на нашем примере.

О том, что на рис. 1 начерчен эскиз плоской детали, мы можем догадываться, мобилизовав все наше воображение, по наличию замкнутых кривых линий изображения. В нашем случае имеется один внешний замкнутый контур, охватывающий группу окружностей разного диаметра. Но воображению можно помочь воспринимать набор линий как единое целое, если группу имеющихся контуров связать одним объектом — штриховкой. Это реализуется довольно просто: щелчком мыши на группе контуров либо путем последовательного обхода каждого из них от точки до точки по дугам окружностей и отрезкам прямых получаем заштрихованную между контурами область, полностью соответствующую твердому телу детали или, точнее, его сечению. Впрочем, саму штриховку можно сделать невидимой, а тело детали непрозрачным для ниже лежащих графических объектов, не принадлежащих детали (рис. 2).

Именно с объектом «штриховка», очерчивающим физическую границу тела детали, работает программа «T-FLEX/Раскрой», получая всю необходимую информацию о геометрии детали.

После подготовки графической модели детали выполняется ввод данных (или контроль с редактированием переданных данных, подготовленных в других приложениях), определяющих будущую схему раскроя (рис. 3). К основным параметрам относятся: боковая перемычка и перемычка по шагу раскроя (между деталями, размещаемыми на полосе), допустимые углы поворота детали в полосе с учетом текстуры материала, число рядов раскроя и вид штамповки с переворотом полосы (встречный раскрой) или без переворота. Для расчета нормы расхода и коэффициента использования материала (КИМ) задаются толщина и плотность материала. Для расчета длины полосы требуется определить ориентировочное число получаемых из нее деталей. В случае если размеры полосы уже известны, количество штампуемых деталей не задается, вместо этого вводятся размеры заготовки — длина и/или ширина. Для визуальной оценки и выбора наиболее приемлемого варианта раскроя задается число выводимых на экран дисплея схем раскроя, имеющих наибольшее значение коэффициента раскроя, основного критерия оптимальности раскроя.

Результаты расчета для заданных на рис. 3 условий приведены на рис. 4. Помимо визуальной оценки вариантов раскроя, пользователь имеет возможность проводить сравнение по таким показателям, как коэффициент раскроя, норма расхода и коэффициент использования материала (соответственно первые три колонки в списке результатов расчета). Остальные параметры раскроя: ширина и длина полосы, количество деталей в полосе, число рядов раскроя, угол поворота детали, шаг раскроя и (для многорядного раскроя) расстояния между рядами — необходимы для построения эскиза и дальнейшей работы с выбранной схемой раскроя.

Эскиз выбранной схемы раскроя с простановкой всех необходимых размеров строится в автоматическом режиме в T-FLEX CAD. Все данные эскиза схемы раскроя сохраняются внутри документа T-FLEX CAD и в любой момент доступны для дальнейшего использования или изменения. Для получения доступа к свойствам схемы раскроя необходимо щелкнуть правой клавишей мыши на графическом изображении схемы и в появившемся контекстном меню выбрать соответствующую опцию, например для просмотра ее свойств или изменения исходных данных и пересчета.

На рис. 5 представлено четыре варианта раскроя заготовки на одинаковое число деталей, полученных при различных исходных данных для расчета:

• раскрой однорядный, встречный (норма расхода — 0,00022 кг, КИМ — 0,54);
• раскрой однорядный (норма расхода — 0,00028 кг, КИМ — 0,43);
• раскрой трехрядный, встречный (норма расхода — 0,00023 кг, КИМ — 0,51);
• раскрой трехрядный (норма расхода — 0,00027 кг, КИМ — 0,44).

Наиболее оптимальным со стороны нормы расхода и коэффициента использования материала является первый вариант (раскрой однорядный, встречный). Но окончательный выбор, безусловно, остается за пользователем.

Как бы ни были хороши показатели схемы раскроя детали в полосе, это еще не гарантирует нам получение оптимального варианта в целях экономии материала и уменьшения конечной себестоимости изделия. Здесь существенную роль может сыграть, например, снижение затрат на изготовление более упрощенной штамповой оснастки, возможно, за счет выбора такой схемы раскроя, в которой самые низкие показатели КИМ и нормы расхода. Или выбор хотя и не оптимального — с точки зрения регулярного раскроя — варианта, но позволяющего обеспечить наибольшую экономию материала при раскрое листов на полосы.

Раскрой листов на полосы

Как уже было сказано, в майском номере журнала «САПР и графика» рассматривался раскрой карт и полос как готовых изделий, без учета их дальнейшей обработки. Приложение «T-FLEX/Раскрой» позволяет выполнить оценку эффективности раскроя деталей в полосе, длина и ширина которой получены в результате расчета параметров схемы, с учетом раскроя листов на полосы. Эти расчеты выполняются в модуле раскроя листов на карты-полосы.

Предположим, что на складе имеется лист требуемой толщины и марки материала только одного типоразмера. На рис. 6 представлен фрагмент ввода исходных данных для раскроя листа целиком на полосы одного вида.

В результате раскроя листа на полосы по каждому из вариантов, полученных для регулярного раскроя, коэффициент использования материала и норма расхода на одну деталь будут соответственно таковы:

• для полосы, полученной при раскрое однорядном, встречном; норма расхода — 0,00026 кг, КИМ — 0,45 (рис. 7);
• для полосы, полученной при раскрое однорядном, норма расхода — 0,00029 кг, КИМ — 0,4;
• для заготовки, полученной при раскрое трехрядном, встречном, норма расхода — 0,00026 кг, КИМ — 0,45;
• для заготовки, полученной при раскрое трехрядном, норма расхода — 0,00039 кг, КИМ — 0,3.

Безусловно, показатели раскроя могут быть улучшены при использовании других заготовок или за счет раскроя листа на группу полос и/или карт, как это можно наблюдать на рис. 8, когда схема раскроя была получена при попытке раскроить лист заданных размеров на полосы, соответствующие размерам заготовки каждого из рассмотренных вариантов регулярного раскроя. Все зависит от конкретных производственных условий. Главное, что «T-FLEX/Раскрой» позволяет выполнить такую оценку.

***

Как видно из описания работы «T-FLEX/Раскрой», при решении задач раскроя детали в полосе и раскроя листа на карты-полосы приложение дает возможность специалистам оперативно оценить различные комбинации получения деталей из имеющихся на складе листов, с учетом различных схем раскроя детали в полосе. Для этого пользователю помимо графической информации предоставляются количественные характеристики, в первую очередь — коэффициент использования материала и нормы расхода, получаемые в результате компьютерной обработки заданной производственной программы или одной детали.

В следующей статье предполагается опубликовать описание функциональных возможностей специализированного приложения «T-FLEX/Раскрой» для решения задач фигурного раскроя, то есть раскроя группы разных деталей в заготовке, и продемонстрировать возможность увеличения КИМ за счет использования результатов, полученных при регулярном раскрое, в фигурном раскрое.

С автором можно связаться по тел.: (095) 367-30-28, 972-31-09 или e-mail: andrmaz@aha.ru.

«САПР и графика» 6'2000