CAD/CAM编程排料软件提高钣金制造业竞争力

一、当前钣金制造业的现状

随着钣金制造企业的生产规模逐渐扩大，所引进的各类数控钣金加工机床也越来越多，一般情况下这意味着：

多种加工类型的机床。包括激光切割机、数控冲床、水射流切割、复合机、等离子切割机等；

机床品牌多样化。机床分别来自不同的制造商；

编程软件多样化。不同机床采用完全不同的编程软件。

钣金行业面临的问题

虽然在目前状态下生产能够正常进行，但是由于每种类型、每个品牌的机床都有各自专用的编程软件，而且所有软件之间完全互不兼容，因此给编程、生产和管理带来了许多问题，这些问题包括：

1．每个品牌和型号的机床只能由特定软件编程；

2．每套软件只能支持一种品牌的机床；

3．每位编程人员只能熟悉某种软件，无法对全部机床编程；

4．某些编程软件操作极其复杂，无法满足目前的编程要求：

5．同一种产品在不同机床之间进行生产转换时需要完全从零开始进行编程，造成大量的重复工作和严重的人力浪费；

6．编程过程非常容易产生差错；

7．编程工作无法统一集中管理；

8．材料利用率无法达到最佳。

在这种编程环境下，机床完全成了加工的孤岛。同一个零件在不同的编程软件下以不同的格式表示，因此无法实现数据和信息共享。这种状况完全不能适应现代制造业柔性和即时制造的要求。

以上问题不仅存在于国内钣金制造领域，即使在欧美企业某一个发展阶段也存在同样的问题。从上个世纪90年代中期开始，越来越多的企业意识到这一问题的严重性并采取了相应的解决措施，即：由专业的第三方编程软件取代现有的多种编程软件，将所有机床的编程集成到同一个编程平台。

下面以结合英国Radan软件，介绍此类软件的主要应用以及采用第三方软件的情况。

二、钣金加工的重中之重

对于任何一家钷金制造企业，以下三个方面部是最重要的。

1.材料利用率

钣金产品的成本很大一部分来自于材料费用，随着原材料价格的持续增长，如何尽可能提高材料利用率成为所有钣金制造商面临的重大挑战；每节约一分钱的材料费用，就意味着一分钱的额外利润！

2.机床产能

当现有CNC数控机床(激光切割机、数控冲床等)不能满足订单的时候，您是否意识到您的机床产能还有提高的空间?每台机床产能提高15%就意味着增加了0.15台机床。如果有3台机床，则相当于增加了0.15X3=0.45台机床！

3.编程效率

编程效率决定了编程环节的人工成本。此外，编程效率还会影响到产品合格率、材料利用率和机床产能。

在现有机床条件下提高材料利用率提高机球产能、提高编程效率将从根本上提升钣金制造商的竞争力!

三、软件决定材料利用率

虽然任何软件都声称可以进行不同零件之间的自由排料，但是其排料方式，过程和结果却大不相同。最好的排料比最差的排料可以节省20%的材料！下图是某飞机制造公司购买软件之前进行典型对比测试的结果：相同种类和数量的零件，最省材料的Radan软件比排名第二位的软件少用96%的材料(Radan用料总长度为11315.545毫米，另外一家软件用斟总长度为12522.2毫米)。

排料软件的核心技术在于数学算法。与其它排料软件不同，Radan在计算过程中不仅考虑了不同零件之间的大小、几何关系，而且更考虑了零件之间、零件与板材之间相对的空闻位置关系。根据设定，该软件可以连续运行任意长的时间(例如24小时)以求得最理想的材料利用率，最终排料方案自动从几十万甚至上百万方案中选取最优。

Radan的许多用户通常将特大批量的排料任务安排在非工作时间进行编程人最当天离开办公室时启动自动排料，将运算时间设置为8小时(12小时或其它，根据需要和实际情况)，第二天早晨上班时即已经得到了一个非常理想的排料结果!由该排料输出NC程序即可直接进行生产加工。

以下是Radan部分自动排料结果示意图。从图中可以发现，零件之间、零件与板材之间的空间位置关系得到了充分考虑。

四、软件彩响机床产能

许多钣金制造商并未意识到软件会对机床的产能产生影响，事实上，软件对机床产能的影响非常大。对于激光切割机而言，最太的影晌来自干加工过程非切割状态下切割头的移动方式和总移动长度。

路径优化功能

路径优化功能对零件的加工顺序进行优化，决定哪一个霉件先加工，哪一个零件后加工。

智能导入功能(切割穿刺点优化)

智箭导入即切割穿刺点优化在加工路径已经确定的情况下对每一个轮廓的切割穿刺点进行智能选择和优化，经过智能导入优化，保证切割头在非切割状态下的总移动长度最短，因此，产品的加工时间得以缩短。某公司通过采用Radan软件的穿刺点优化功能，产品在两台瑞士百超激光切割机上的加工时间平均缩短了15-20%，即相当于每台机床每年增加了2-2.5个月的切割能力。

五、软件决定编程效率

编程效率完全取决于软件。在传统方式下，每种机床都通过原厂软件进行编程，同一个CAD零件，排科在不同的编程系统下都有专用图形格式。因此，如果希望将产品从一台机床转移到另一台机床进行生产，则必须重新进行图形处理和排料，大大增加了编程的工作量，并且出错军增加。

第三方编程软件的最大特点是任何零件和排料对于任何机床都是完全通用的，即对于整个钣金加工的编程环节、对于所有机床只有一种图形和排料格式。任何已经完成的零件图形/排料均可以用于所有机床的程序输出。任何产品只要曾经进行过编程，则在将来任何时候均可直接利用该排料快速输出其它指定机床的NC程序。

如果由干某种原园(机床故障、保养需要、工作负荷已满等)需要将某一批产品从一台机床转移到另外一台机床上进行生产，例如将曾经在百超激光切割机上加工的产品临时转移到通懊激光，所需工作仅仅是打开原来的排料文件，选取通快激光切割机型号，然后点击“CNC程序输出”按钮即可完成。整个工作在30秒之内完成，而在传统方式下重新进行排料、输出程序可能需要数小时!

在第三方编程软件下，所有零件、排料格式完全通用，所有机床编程和排聿斗过程完全相同。园此，将会大大提高整个钣金加工的工艺管理水平。

六、软件投资回收周期

第三方软件的投资回收周期主要取决于软件的性能。例如，Radan的投资回收周期为3个月到6个月，回报主要体现在以下方面：

1）编程人工的节省；

2）材料利用率的提高(至少3．5%)；

3）机床产能的提高(每台激光切割机提高15．20%的切割能力)；

4）将来购买新机床时大幅节省的软件投资；

5）管理成本的降低。

七、某公司应用案例

采用一套CADCAM软件驱动21台数控钣金机床

某司专业制造物流设备，在美国有6家工厂，总的生产面积达300万平方英尺。自1992年购置第一台转塔冲床至今，洛兹公司已先后购买了21台转塔冲床和激光切割机，其中部分机床带自动上下料装置或者是FMS柔性生产线。相应地，该公司也配置了多种不同的编程软件。因为这个原因，需要经常重复地在不同CAM软件下进行编程和排料以便产品在其它的机床上能够进行生产，生成的报告也是五花八门、各不相同。由于某些软件的排料功能非常差或者根本就没有自动排料功能，因此，需要大量的人工排料工作。此外，由于没有人能够精通所有的CAM软件编程，所以整个钣金加工单元的生产效率无法充分发挥。

2005年，该公司着手对三家能够支持全部六种型号机床的CAD／CAM软件进行一系列的测试，Radan是其中的一家。该的常用产品被用来比较各家软件的排料效果，结果是Radan软件的高性能矩形排料模块的材料利用率在冲床上比第二名高出4%。而Radan软件针对激光零件的排料结果也是远远优于其它软件。公司的制造工程师这样评价道：“...这些测试证明Radan软件在材料利用率、自动共边和镜像方面等自动化方面的功能是最强的。我们已经在两个工厂使用了Radan软件，但是我们仍然做进一步的测试以证明我们的决定是正确的。结果表明，其它软件在材料利用率、自动化方面无法与Radan相比，而这些方面对我们而言非常重要。”

公司最终决定全部采用Radan软件，其中的一个工厂还配置了RCP远程自动控制模块。全部6个工厂还都安装了生产订单管理系统。全部软件在一个星期内安装完毕。关于安装和培训，工作人员这样评价：“Radan软件是我见过安装最简单的，经过两天的培训，我们的工程师就基本上掌握了软件的主要功能并开始同Radan工程师讨论非常深入的问题了!”

冲床和激光切割机上的编程工作量很快就减轻了许多。在将来，现场机床操作人员计划使用生产订单管理系统对已经安排在其它机床生产的订单进行重新分配。这样，部分或者是全部产品可以很快实现在其它任何冲床或者是激光切割机上的排料。

随着公司正式使用Radan软件，许多方面的节省很快显现出来。编程速度大幅提高，机床产能也得到了有效提高。测试阶段Radan领先的材料利用率在实际生产中得到了实际确认。Radan激光切割材料利用率比以前软件自动排料平均高出5%，即使与从前人工优化之后的排料相比，Radan也要高出1．5%以上。在冲床上，Radan的材料利用率比以前提高了11．4%。

员工最后这样说：“Radan使我们能够将全部工厂的全部CNC钣金机床的编程集成到同一个平台下。全部加工信息都储存在同一个图形文件内，针对任意工厂、任意机床的排料和NC程序可以立即生成。最保守估计，一年之内我们就可收回全部软件的投资。Radan后来又相继升级了一些新的功能，其中许多我们从没有听说过或者是意识到。我们还会增加新的机床，与Radan的伙伴关系将使企业在行业内居于有利的竞争地位并将更好的发展。”本文章来自御云钣金软件，更多详细信息请点击：www.bjmes.cn

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