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解决管道嵌套问题

在排版的世界里,管子的工作方式与板材有很大不同。对于板材来说,有一定程度的排版自由,而制造者不能用管材来排版。套料往往更加开放,商店有能力沿板材的长度和宽度进行套料,而在管材方面,由于他们只在一个方向上工作,而且零件占据了大部分空间,因此出错的空间要小得多。商店必须更好地优化管子排版,因为零件顺序或方向上的最小差异都会影响利用率。

常见的误解

从更普遍的排版角度来看,使用排版软件的制造者想要尝试进行手动排版的情况并不少见。在某些情况下,这些制造者认为他们可以自己做软件设计的事情。虽然有些人有洞察力来创建一个紧密的巢穴,但他们可能需要花几个小时来得出排版软件在几分钟内就能确定的结果。

几乎总是这样,软件在一小部分时间内就能提供同样好或更好的结果。然而,要打破这种手工操作的心态可能很难。随着年轻一代进入制造领域,无论是在板材还是管材方面,这种对手工排版的依赖已经不太常见。而经过并排试验,排版软件证明了它的效率和通用性。

当涉及到管材加工时,许多商店没有意识到材料的质量可以有多大变化。当他们使用锯子等手动机器时,材料的变异性问题较少。但是,当这些商店从手工转向更多的数控切割机时,这种变异性会造成问题。

Nesting software with automatic feature recognition and part tracking helps to streamline production.
具有自动特征识别和零件跟踪功能的排版软件有助于简化生产。

数控机床可以捕捉到材料中最微小的变化。如果机器没有像触摸探测这样的东西来调整轻微的材料差异,制造商可能会发现自己得到的零件看起来与他们所期望的有点不同,特别是与手工切割的零件相比。尽可能地考虑到材料的差异性是很重要的。

矩形管提出了一个与材料变化有关的额外挑战。矩形管的半径变化是很常见的。当生成一个基于特定尺寸或半径的毛坯的程序时,如果不改变CAD模型以准确反映被切割的实际材料,切割质量会受到影响。

机器能力的排版

当涉及到管材加工优化时,车间需要考虑的第一件事是根据它所使用的切割机类型进行排版。

排版可以适用于从简单的只做端部切割的锯床一直到具有高级零件处理和装卸能力的复杂激光机。然而,排版能力将直接与正在使用的机器类型有关。

在锯木机上,套料软件需要知道具体的参数,例如是否要成捆切割。该软件将优化排版,以确保锯子能够同时切割尽可能多的木棒。

对于标准的激光机来说,重要的是要了解一些卡盘系统会在木棒上留下明显的死区。例如,如果卡盘在棍子的末端夹住了10到20英寸的长度,那么割炬就无法进入这个区域,因此也就无法进行切割。

在这些情况下,像死区嵌套功能这样的东西可以帮助最大化材料的使用。有了这个功能,制造者向软件提供所有的零件,软件会分析它们,看是否有简单或足够长的零件被放在这个死区,这样就可以使用棍子的末端。只要没有切割特征,就很可能被放在这个死区。

在具有复杂零件装载和材料处理系统的更先进的机器上,卡盘系统也开始发挥作用。例如,一些管材切割机有四个大卡盘,能够进行所有的材料和库存处理。这种类型的机器和卡盘系统能够通过切换卡盘从左-右切割切换到右-左切割。软件中的排版算法需要了解这些过程,以利用这一机器功能。制造者可以简单地告诉排版引擎它在什么机器上工作,它将查看所有可用的特征和能力,以充分利用它们并进行相应的排版。

SigmaCTL includes efficient bundled-cut nesting.
SigmaCTL包括高效的捆绑式切割嵌套。
Nesting calculates material quantity and cutting order.
排列计算材料数量和切割顺序。

材料优化的排版

支持共线切割是优化材料使用的一个好方法。然而,需要注意的是,当对管子机进行一维排版时,使用共线切割而不是切口距离,可能是在棍子末端多装一个零件的区别。

对于非坡口切割机,像4轴补偿这样的功能对装配过程中的适当配合有很大帮助。利用这一功能在斜切或对接的几何形状中修剪多余的材料,将确保管子内部与后续阶段焊接的任何部件有一个良好、干净的配合。

在这些情况下,排版引擎可以查看工具路径,而不是实际的三维零件几何形状,以确定零件可以排版的紧密程度。由于刀具路径决定了成品零件的外观,软件可以通过这一功能将嵌套得更紧密一些。

排版可以适用于从简单的只做端部切割的锯床一直到具有先进的零件处理和装卸能力的复杂激光机。
Dakota Baird, SigmaTUBE产品负责人

优化程序运行的嵌套

对于用激光机加工管材,通常制造者使用相同长度的管束。大多数人从一个供应商那里购买非常具体的尺寸;240英寸是一个常见的尺寸。

如果制造者使用相同的棍子长度,可以告诉排版软件为创建精确的排版而进行优化,而不是为材料优化。然后,引擎将查看零件,找出一根棍子的最佳利用率,并反复重复该程序。

对于使用不同棍子长度的制造者来说,重要的是确保软件能够优化最佳组合。如果引擎有两种不同的长度输入,它将能够确定棍子的最佳组合,以实现车间库存的最佳材料利用。

嵌套也可以让制造者指定他们想要使用的长度。例如,一个车间可以指定软件先用完所有最短的长度,在进入实际的棍子库存之前,尽可能多地使用剩余的长度。

创建针对程序运行而不是材料进行优化的套料,对于生产非常大批量的车间来说是有意义的,因为那里有成千上万的零件需要切割。对他们来说,减少操作员花在拆卸和分类不同零件上的时间可能在经济上更有好处,因为排版程序在不同的棍子上差别很大。

由于他们没有做太多的卸载或其他操作,低容量/高混合车间可以调高所有的优化设置,以确保材料利用率最大化。在这些应用中,将材料优先于程序优化确实更有意义。

重要的是,制造者要看一下控制装置,看看什么最适合车间的需要。例如,如果一个车间正在进行大批量的工作,机器可能包括更先进的功能,如装载和卸载。在这种情况下,如果所有的程序都不一样也没有关系,因为机器能够快速处理并取代操作员的位置,让他腾出手来做其他工作。好的排版软件使商店有能力按他们认为合适的方式调整表盘和优化。

排版可以适用于从简单的只做端部切割的锯床一直到具有先进的零件处理和装卸能力的复杂激光机。

Integration with quoting and scheduling programs adds accuracy for high-volume shops.
与报价和日程安排程序的整合为大批量的商店增加了准确性。
3D simulation shows complex nesting and 4-axis cuts for tight weld fittings.
三维模拟显示了复杂的嵌套和4轴切割,用于紧密的焊接配件。

计算时间和成本

当涉及到管材加工时,计算器是另一个好工具。主要优点之一是,计算器允许商店输入指标并确定时间和成本,而不必为机器生成程序。

制造者只需输入车间内所有不同的棒材长度,甚至可以指定从哪种长度开始,然后逐步增加。套料软件计算器会考虑所有方面,并根据可用的棍子长度,甚至是给定批次的最佳棍子长度,确定最佳的结果过程。

这是一个对工作进行投标的伟大功能。它使商店能够灵活地看到一项工作是否值得,并结合可用的棍子长度来优化材料的使用。

发表于《加拿大制造与焊接》,2022年2月
"解决管子嵌套问题",作者:林赛-鲁米诺索,副编辑
https://www.canadianmetalworking-digital.com/february-2022/Tackling-Tube-Nesting
采访SigmaNEST的管/棒和进口产品负责人Dakota Baird

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