板材优化下料方案研究2007年07月13日 星期五 22

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1、板材优化下料方案研究2007年07月13日星期五22:56下料问题(CuttingStockProblem)是一个应用范围很广的热门研究问题，它的特殊情况是装箱问题。　　人造板材下料方案影响着产品生产成本、报价和和材料采购。特别对于同规格、大批量的产品来说，企业总要花大量人力核算下料方案，微小的调整就有可能节约可观的原材料费用。无论是人工经验排料，还是计算机辅助排料都难以达到一个最优的程度，小批量生产中需要多种规格家具混合计算，加之下料存在的主要问题是计算时间和空间呈指数增长，并且假定供排料的矩形件总数是无限的，这使市场上现有行业软件也

2、黯然失色。　　如何结合板式家具的结构和加工工艺，通过计算机辅助得到更优解呢？本文针对这个展开论述。　　1.板式家具的结构分析　　下料中难度最大的为实心压板部件和覆面空心结构板等异形部件，对于骨料、尺寸过小的部件在下料时往往要经过尺寸上的合并处理。下面按实际生产中各种因素进一步细分，讨论家具结构对下料方案的影响。1.1板材分类　　排料方案所需数据是根据板材的规格分批处理的，不能将不同材料的零件放在一起排序，每个零件必须标明所用材料规格。排料前首先要对不同品种、不同规格的板材进行分类，然后按各个不同类别单独计算用量。　　中密度纤维板常用作骨

3、架材料，由于其没有方向性，细小板条都可以用来做骨架，故中纤板的利用率极高。　　有纹理的胶合板和二次加工板价格较贵，用于外表显著的部位，其利用率相对较低，这是板材下料中需要重点解决的问题。　　对于没有纹理的加工板，常用于隐蔽的零部件。由于大多二次加工板表面有光滑的保丽纸或者华丽纸，其在厚度方面上是不能用来压板的，一般情况下，用作骨架的中纤板允许存在一定偏差，饰面板和普夹板则视其加工工艺而定。　　1.2纹理定向　　指有纹理的板材在排料时需要考虑零件的方向性，分为定向和非定向两种。定向要求纹理与零件某一长度方向一致。一般情况下，家具高度方向上

4、为顺纹理，具体到各个部件也不尽相同。如大班台的侧板高度方向为顺纹理；抽屉面板同样如此，但对于抽屉面板本身来说，自身长度方向是与顺纹理方向垂直的；抽屉底板在深度方向纹理要与面板纹理相呼应。总之，纹理方向不能单独按零件自身的长宽比来确定。　　1.3实心压板部件　　对于较厚的实心压板部件，按厚度要求对板材规格进行结合。下料时对压板部件厚度尺寸上进行分解后，合理选择相应规格板材。　　用模具对其加压弯曲的时候，选用相对较薄的板材，如弯曲的床屏侧脚最好采用5mm的中纤板来压板；若弯曲度较大，则芯部要采用狭长的板条；当然应该尽量减少胶合的层数，如对厚

5、重的脚，25mm的中纤板是最佳选择。　　1.4覆面空心结构板　　表面常用加工板或胶合板，内部骨料用各种规格的中纤板。　　对该结构板材的处理，中纤板的厚度选择则是一个相当复杂的过程，这也是下料软件的一个重要性能指标。一方面骨料尺寸较小常常从余料中选择，另一方面其厚度尺寸可能利用本来宽度方向的尺寸。　　1.5连开处理　　连开处理常常用于下面两种情形：　　1.面积较小零件：这是因为较小的零件在较小的板材尺寸允许范围就可以产生太多的组合，若不处理则大幅降低开料速度。　　2.封边尺寸较小的方向：后序工艺要对其进行封边，若该尺寸较小，不处理则降低了

6、封边效率。　　这样，开料时可对一定数量组合的零件整体参与排料，包括锯路宽度和边工余量。　　2针对板式家具下料软件的开发思路　　和常规软件一样，要有完善的功能体系，如下料清单生成、库存处理、局部调整、图纸打印、产品数据库等。下面仅对其核心技术模块的开发进行讨论。　　2.1数据初始化　　主要对其基本工艺参数进行确定，基本要点如下：　　1.项目分解　　将各部件按组合方式和板材规格分解为单个零件，并生成净尺寸的清单，重新编号。　　2.板材选择　　选用各零件所用板材种类、规格和余料情况。排料时将按不同规格的板材分类优化。　　3.尺寸确定　　结合各

7、个零件的结构和加工工艺，确定其净尺寸、毛料尺寸。　　4.纹理定向　　选择纹理是否需要定向。若定向，是否允许一定比例或数量内的零件可以不定向。　　5.锯路宽度　　精确到0.5mm，亦可据刀片寿命和板材类别略作调整。　　6.批量　　上面分析仅仅是对单件而言，成本预算时批量将影响成本，此项单列可用于不同批量下的快速报价。　　2.2数据库建立　　能够兼容Excel，Access，DBF等格式的文档，并可以相互导入和导出。　　对常用设计图纸的软件可以进行智能选择。　　2.3算法设计　　下料属于装箱问题的特殊情况，目前实际应用中常用的求解方法有：　

8、　1.近似圆整法。即不作整数规划，在得出实数最优解后就终止最优解搜索，然后进行近似取整，这种方法在下料数量大时还可以，但数量少时，误差较大。　　2.人工整数规划。这种方法的优化效果比近似圆整好，但这种方法对