摘要：本文通过板材切割数字化研究，可以在不消耗任何实际生产资源的情况下，模拟板材切割过程，使计划制定者在生产设计初期能够获得准确的加工时间，对每个加工流程进行分析，从而制定出更完善合理的计划，减少了实际生产中发生瓶颈的概率，有效提高了生产效率，降低了生产成本。

　　关键词：板材切割;DELMIA;路径仿真

　　中图分类号：TP39文献标识码：A

　　0 引言

　　DELMIA的三维仿真已经广泛应用于飞机装配，汽车车身装焊，船舶虚拟装配等方面[1]。这是因为采用三维仿真技术模拟机械的外形、材质、零部件和内部构造，能够把机械的设计原理、工作过程、性能特征、使用方式等一系列真实的事物以动态视频的形式演示出来，可以随时随地的全方位展示产品，在产品投入实际生产以前及早的发现产品设计、工装设计以及工艺设计的错误，减少产品的返工和报废[2]。

　　我国机械工业钢材使用量已达到3亿吨以上，钢材的切割量非常大;随着现代机械工业的发展，对板材切割加工的工作效率和产品质量的要求也同时提高。可是在实际机械加工过程中，常常由于准备工作不够充分，或者一味缩短工期，忽略前期生产设计工作，导致出现边设计、边生产、边修改的现象，产生大量的返工，导致大量资源浪费，从而使成本增加，工期延长。

　　1 建立切割机仿真模型

　　等离子切割机总体由导轨，横梁和割枪等部件组成，在实际生产中，切割机需要横向纵向的驱动，为了达到实际生产中切割的效果，在DELMIA中也对模型添加约束，为下文切割机仿真奠定基础。

　　Device Building 模块提供了针对生产过程中使用的机械系统建模的一整套工具，目的在与建立设备之间的驱动。首先要定义一个机械设备，然后添加机械约束(如固定轴)和几何约束。创建完毕后，可以设置设备属性，比如活动范围，速度，加速度的限制，以及在运动副之间定义一个初始的位置。 创建机械设备 在“Device Building”模块里，选择第一个命令“New Mechanism”;然后固定基座;选

　　择“Fixed part”命令，并选取导轨为基座，将其固定。最后添加部件之间的约束;例如切割机机身沿着导轨移动，需要添加移动副，选择机身与导轨相贴合的一个线和面，并勾选长度驱动，就可以使机身在滑道上移动。同理，割炬升降体在切割的时候，需要沿着机身左右移动，也创建移动副。创建完毕后更新，并在 “Device”模块选择“Jog Mechanism”命令，进行设备调试，检测是否在可运动的范围内。 将设备设置为机器人 为了方便，可以把设备设置为软件可识别的机器人，具备机器人所有的特征和用途，并可通过罗盘拖动切割机各个部分运动。首先建立“Frames of Interest”，点击Frames of Interes命令，选择被创建的设备即切割机，再点击Fram Type，类型选为Tools。然后抓取罗盘到切割机割炬的底端，选择割炬切割钢板时与钢板接触的那个点。然后点击Inverse Kinematics，出现图框。基本信息里，Mount Part选切割机，Offset选刚才创建的Tools1，参考部件和基座均选择导轨即可。

　　2 切割工艺仿真

　　本文仿真中选取的是前人一笔画切割的套料图，利用DELMIA的DPM模块对切割机进行

　　实时仿真。主要有 Robot Arc Welding模块，提供了不同的工具，创造了一个高效和直观的模拟环境，通常与Device Task Definition 和Workcell Sequencing两个模块相结合，形成一套完整的满足焊接仿真的需要的体系。 建立Tag点 在Robot Arc Welding模块—Tag—Tag on Intersectin Parts，等命令图标变为黄色后，先选取钢板平面，再选轨迹，Flip Curve是调整轨迹路线的方向，若箭头方向不对，点击即可反向调整。若要在路径上平均建立Tag点就选择Equal Spacing ，自行输入Tag点的数目;本文因有圆角处，故在直线和曲线上tag选取数不一样，就用下面Sag和Max Chord Length(最大弦长)来控制直线和曲线上tag点数量。

　　创建完Tag点后，tag的坐标轴方向与tool的不一致，就需要进行调整。进入Device Task Definition模块---Tag工具栏里---interpolate tag orientation ，可以把tag点的坐标轴进行调整，调整为Tool1方向一样。 创建机器人任务及仿真 在仿真之前应该把任务分配到Process里。具体做法为：在文件菜单里选择新建命令，

　　从对话框里选择 Process Library，确定之后进入界面，选择Create New Activity Type—Create New Activity Subtype—保存关闭。。

　　再进入Workcell Sequencing 模块，Activity Management工具栏选择Insert Activity Library—Activity Library文件—Insert Activity—分配资源，就可以把创建的任务分配到工艺下面进行仿真。仿真效果图如图1所示。

检验切割速度 为了能够确保切割机切割过程保持匀速运动，需要进行验证。在Simulation Analysis Tools 工具栏点击Data Readout命令，出现Option工具栏，点击第二个命令，出现对话框。将Selection列表下的Tcpspeed改为Yes，再点击第二列Spread Sheed，选择Clear，清空所有数据。然后更新，Update Process Cycle Time，更新完毕后点击Robot Task Simulation进行仿真，模拟结束后再次Data Readout---Option---勾选对话框左下角Grafic，便出现仿真过程中机器人随着时间增长速度的变化，正确的时候图上是一条直线。如果图线凹凸不齐，说明有些细节没有设置好。速度一直在上下变动，说明flyby没有设置为On，在局部位置出现速度降低，可能就需要把精度类型改为距离了。

　　3结论

　　本文将套料图成功导入到DELMIA中，并创建切割机切割任务，进行实时模拟，然后对切割过程进行了验证，得到了较精确的切割工艺过程，实现了切割机切割过程的数字化。 参考文献：[1] 王家海.基于DELMIA/Robotics的白车身焊接机器人路径仿真研究[J].机电产品开发与创新，2009(1)：6-7.

　　[2] 李险峰. DELMIA让数字化工厂成为现实[J]. CAD /CAM与制造业信息化，2006(9)：48-50.