批量智能型、參數化1:1刨邊工藝圖繪制軟件

文 張文銘，李習冬 大明重工有限公司

機械加工技術和管理技術的柔性化是多品種、小批量生產發展的必然趨勢。由于產品更新換代的速度加快，常規工藝在某些方面已不能完全滿足需求，為了滿足客戶需求和提高產品的競爭力，工業先進國家將工藝技術與其他管理技術相結合，從而提出柔性化要求。國外專家認為，機械制造工程就是把制造工藝與管理技術融為一體，即工藝人員應把硬技術（工藝技術、工藝、裝備）與軟技術（軟件、生產計劃等管理技術手段）進行綜合管理，如基于成組技術的參數化工藝思想等。

刨邊工藝制作現狀及存在的問題

大明重工產品的生產特點是多品種、小批量，目前技術部制作的刨邊工藝大多調用已有模板，對需要調整的地方進行人工修改、人工計算對角線長度，對于企業所制定的刨邊標準和文件命名規則的執行，也是借助人工記憶或查詢手冊的方式。這種簡單模板化方式在處理零散刨邊工藝時工作效率也很高，其缺點是在無模板或工藝差異比較大時工作效率會明顯降低，特別是需要多處人工調整時很容易出錯，而且文件中的一些技術要求仍需人工判斷，如果處理批量零件的刨邊工藝，工作效率會變得更低，出錯風險會很高。

刨邊工藝存在的問題其實也是大多數企業工藝管理中存在的問題，所謂“工藝信息管理”，往往只是片面追求單個工藝文件結果的數字化和簡單模板化，而忽略了工藝文件制作過程的程序化、智能化處理。近年來，大明重工少數分公司開發了單獨和批量刨邊工藝繪制二次開發軟件，這類軟件理念非常先進，實際使用效果非常滿意，有些甚至申報了發明專利，但由于大明各分公司間的繪圖習慣不同，實際需求也存在明顯差異，如大明總部刨邊工藝的板材俯視圖要求是1:1 繪制的，而大明重工的刨邊軟件只有繪制板材俯視圖示意圖的功能，加上該刨邊軟件也缺乏對U 形坡口的生成功能，造成這種先進的軟件思想和技術不能在大明全公司廣泛使用，無法發揮更大的效能。

2022 年底，大明總部技術部敏銳地看到了這一點，主動與大明重工相關技術人員取得聯系，提出具體需求且有意愿協助開發適用于大明總部需求的批量刨邊工藝軟件，經過一年的努力，終于獲得成功。

系統分析

可行性分析

中望CAD 是大明使用的主要軟件工具，其功能強、用戶界面友好，同時它也是一個二次開發平臺。VBA 作為中望CAD 支持的第三代開發工具，是一種面向對象的程序設計語言，它繼承了VB 語法簡單、功能強大的特點，用戶可根據需要隨意定制中望CAD 應用程序，自動執行一些規范化的設計任務，大大提高了工作效率。我們把這種能滿足特定目的的CAD 軟件程序稱為專業CAD 程序，其特點是專業、高效且非常容易推廣應用。只要開發者能編制出這樣的軟件，只需對最終用戶進行較少培訓，一個新手也能像熟練工快速完成任務。

功能分析

參數化編程的實質就是將圖形信息儲存在程序中，用一組變量記錄圖形的幾何參數，用一些賦值語言表達這些幾何參數與結構參數之間的關系，然后調用一系列繪圖語句來描述圖形的拓樸關系，圖形尺寸變化時圖形隨之被更新。這種方法的優點在于程序編好后，操作簡單，特別對于復雜的圖形效率比人工處理高很多，一般適用于結構固定的系列產品，而大明刨邊工藝的特點正好符合這一要求。

總體設計

系統框架圖分析

系統功能框架圖如圖1 所示。

圖1 系統功能框架圖

坡口編碼規則

建立坡口編碼規則。矩形和扇形板材左、右、上、下四條邊分別用A、B、C、D 表示，同時為每條邊提供五種刨邊坡口類型選項：單面、雙面、多面坡口，單面U 形、雙面U 形坡口，分別用A、B、C、D、E 為前綴，用前綴+坡口參數的編碼形式表示坡口的具體特征信息。

⑴無坡口編碼方法。空白。

⑵單面坡口編碼方法。

①A+坡口角度。例：A30。

②A+坡口角度+L+鈍邊長度。例：A30L2。

③A+坡口角度+L+鈍邊長度+T+鈍邊公差。例：A30L2T0.5。

④A+垂直厚度方向坡口長度+V+厚度方向坡口長度。例：A19V5。

⑤A+垂直厚度方向坡口長度+V+厚度方向坡口長度+T+鈍邊公差。例：A19V5T0.5。

⑥在AB 坡口方向或CD 坡口方向中有ZZ、ZF、FZ、FF 四個選項做選擇。如AB 坡口方向選擇ZF，Z 表示A 面單面坡口、坡口方向為正（與TOP 面一致）；F 表示B 面單面坡口、坡口方向為反（與TOP 面相反）。CD 坡口方向的選項與AB 坡口方向相同，含義類似。

⑶雙面坡口編碼方法。

①B+ 坡口角度1+L+ 直邊長度1+“-”+坡口角度2+L+直邊長度2。例：B30L2-45L3，默認尺寸標注樣式代號為1。

②B+ 坡口角度1+L+ 直邊長度1+“-”+ 坡口角度2+L+ 直邊長度2+“+”+尺寸標注樣式代號。例：B30L2-45L3+2。標注樣式如圖2 所示。

圖2 雙面坡口標注樣式

③B+垂直厚度方向坡口長度1+V+直邊長度1+“-”+垂直厚度方向坡口長度2+V+直邊長度2+“+”+尺寸標注樣式代號。例：B19V5-19V5+2。

⑷多面坡口編碼方法。

將常見的六類多邊坡口進行編號并附以相應的圖片，如圖3 所示，放在空白刨邊明細表文件模板底部，供用戶參考，用戶只需按如下規則填寫即可。

圖3 多面坡口標注樣式

①C+多面坡口編號。例：C1。

②C+多面坡口編號+（需要放大視圖）。例：C1+。

⑸單面U 形坡口編碼方法。

①D+坡口角度+L+鈍邊長度+R+圓弧半徑。例：D20L3R6。

②D+坡口角度+L+鈍邊長度+T+鈍邊公差。例：D20L3R6T0.5。

坡口方向的表示方法與單面坡口類似。

⑹雙面U 形坡口編碼方法。

①E+ 坡口角度1+L+ 直邊長度1+R+圓弧半徑1+“-”+坡口角度2+L+直邊長度2+R+圓弧半徑2。例：20L26R6-20L26R6，默認尺寸標注樣式代號為1。

②E+坡口角度1+L+直邊長度1+R+圓弧半徑1+“-”+坡口角度2+L+直邊長度2+R+圓弧半徑2+“+”+尺寸標注樣式代號。例：E20L26R6-20L26R6+2。尺寸標注樣式代號與雙面坡口類似。

軟件界面及功能說明

該軟件由兩部分組成：Excel 前端和CAD 后端。

⑴Excel 前端界面及功能說明。它是一個Excel 宏文件，由刨邊坡口代碼表示法、sheet1 表單、主菜單3 張表單組成。刨邊坡口代碼表示法對五類坡口及其代碼的含義及使用方法做了詳細的文字說明和圖示說明；sheet1 表單負責輸入件號、名稱、板材數據、坡口參數、零件類型、坡口方向、圖幅等，見表1；主菜單界面如圖4 所示，表單中有“比例、重量、切割米數”命令，能自動批量根據零件類型、板材數據和圖幅生成對應的制圖比例、重量、切割米數，并填寫在與件號對應的位置。

表1 批量刨邊軟件Excel 前端文件中sheet1 表單數據

圖4 Excel 前端主菜單界面

⑵CAD 后端軟件界面及特點。軟件界面如圖5 所示，具有如下特點。

圖5 CAD 后端軟件界面

①內嵌性。能無縫內嵌在目前公司使用的中望CAD 菜單中，如圖6 所示。

圖6 菜單位置

②板材圖形參數1:1 繪制。本軟件為板材左、右、上、下四條邊每邊提供五種刨邊坡口類型，用戶只需在對應的Excel 文件中填寫板材相關信息，見表2，并按坡口編碼規則填寫對應參數，CAD 后臺軟件能自動根據Excel 文件中信息批量為每個板材生成圖框、填寫零件信息、繪制1:1 板材外形圖和對應的坡口圖并標注尺寸，如圖7 所示。

圖7 批量繪制含圖框、1:1 板材外形圖及坡口圖形完整的刨邊工序圖（局部）

③坡口圖形的系列化、參數化繪制。CAD 后臺軟件根據Excel 坡口代碼自動判斷坡口類型，讀取坡口參數，從而準確繪制出坡口。

④通過判斷Excel 文件中坡口方向自動繪制對應方向的坡口。

⑤通過判斷Excel 文件中坡口內容自動判斷刨邊與否并區別表示。在刨邊明細表中需要刨的邊，在相應單元格中填寫坡口編碼，反之，在相應單元格中用空白表示。軟件能自動讀取刨邊明細表中的坡口信息，自動判斷刨邊與否，且繪制板材外形圖時在需刨邊的位置用白線表示，對不需要刨邊的位置用綠線表示，出圖時將白線打印成粗線，綠線打印成細線。同時，還能實現在需要刨邊的左邊繪制坡口圖而不需要刨邊的右邊不出具坡口圖的效果，使用戶以最直觀的方式獲得信息，如圖8 所示。

圖8 需刨邊與不需刨邊效果對比

⑥自動判斷多面坡口是否需要放大處理，并給出相應結果。一般情況下多面坡口只需像其他類型的坡口不需要放大視圖，但有些多面坡口圖形相對較復雜，尺寸較多，實際生產中需要對其采用局部放大的表示方法，軟件能通過自動判斷進而引導繪制出如圖9 所示的表達效果。

圖9 正常視圖與放大視圖效果對比

⑦智能性。如果僅提供參數化功能是不能完全滿足實際需要的，因為實際工作中刨邊工藝還需要根據一些具體情況補充一些其他內容，本軟件能自動根據板材數據和坡口數據給出相應提示。如根據板材長度和寬度自動判斷是刨邊還是機加工，當板材長度尺寸小于100mm 時自動在圖紙右上角注明“所有坡口轉機加工處理”；當板材寬度和長度之比介于0.8 ～1 時，能自動在圖中右上角出具相關提示“注意區分長度和寬度”；當坡口角度不小于75°或坡口對應的直邊長度不小于70mm時，軟件能自動給出提示并引導用戶在圖中標出“該坡口需轉機加工”，如圖10 所示；有力的防呆措施，當Excel前端文件遺漏填寫比例時，點擊文件保存后或直接運行CAD 后臺軟件就會在前后端軟件環境中自動出現提示信息，從而保證軟件正常運行。

圖10 坡口角度過大提示信息及自動引導加注相關標識

⑧批量打印功能。批量刨邊件一般數量很多，如果單獨打印會大大增加出圖時間和出錯率，進而影響交圖時間，故設置批量打印；一般批量打印圖幅有A3 和A4 兩種，故在軟件界面上分別設置打印圖幅選項；若圖紙有若干項不需打印則采用在圖框中對角位置劃一條斜線的方式，讓程序自動甄別。

結束語

CAD 系統能否真正體現出它的存在價值，最明顯的標志就是專業軟件的設計。本次實踐證明，在某個專業性很強的設計上，它確實能夠替代工程師！軟件成果的提升和推廣，單靠技術人員的力量還是遠遠不夠的，特別需要有敏銳目光的企業領導從更高的位置審視各分公司需求的相似點和差異點、了解現有人才和軟件現狀、集中專門的人力物力進行開發并推廣至全公司范圍，只有這樣，才能讓企業真正成為技術成果最大化的受益者。

本套軟件創造性地建立了一套能完整反映刨邊坡口特征的編碼規則，非常方便用戶使用，借助它實現了按總部需求快速批量出具刨邊工藝圖紙，在幾分鐘內即可完成之前一個人一、二天的工作量，大大提高了工藝編制的標準化、規范化和工作效率，實現了按規定格式將用戶要求清晰地表達在一個Excel 表格中。技術人員借助本軟件在分秒間即可實現快速讀取、快速出圖，為生產企業向智能制造方向邁進奠定了良好的基礎，非常值得有相似需求的企業借鑒。

06

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