1、 本科毕业论文（20 届）基于 APNS的船体板材套料优化设计所在学院 专业班级 船舶与海洋工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科毕业论文 目录2目录摘要 .2ABSTRACT .31前言 .31.1课题背景 .31.2船体套料技术的发展 .41.3课题研究意义 .52套料工作现状和要领 .52.1套料工作概述 .52.2现状分析 .62.3 套料要领 .73.套料的前序工作 .83.1根据 92500T散货船详细设计图画出零件 .83.2零件的编号 .134套料零件数据整理 .154.1零件数据整理的意义 .154.2零件图形数据转换 .155. APNS软件资料介绍
2、.165.1APNS软件概述 .165.2 应用数控共边循环切割工艺技术成果，提高切割效率 .165.3 采取零件统一排料，提高材料利用率，规范材料管理 .175.4 根据零件排料图对半成品零件进行分流和出入库管理 .175.5APNS软件中重要命令集 .176.APNS软件套料与优化 .236.1套料方法 .236.2 软件套料的不足与手工优化组合套料的价值 .246.3 钢板使用量和板材利用率汇总 .537.通过本次研究课题所得套料心得 .558总结 .569. 参考文献 .5710致谢 .5911.附图 .6012.外文翻译 .61本科毕业论文 摘要3摘要随着船舶工业的快速发展，船舶的吨
3、位也越来越大，其使用的钢材量也同步上升，从而钢板的利用率很大程度上影响了船舶工业的利润。一个大型船厂使用钢材时的利用率只要提高几个百分点，那这将会给企业带来巨额的财富。船体套料是船体设计制造过程的一个重要环节，套料的好坏，直接影响船体制造的钢材利用率，关系着造船企业的经济效益。通过计算机自动套料和人工修改优化相结合，不仅实现了船体套料工作的信息化和自动化，提高了工作效率，缩短了设计周期，而且更加减少了原材料消耗。全文主要通过 APNS 软件套料船舶某分段肋板的详细过程来呈现船体套料中的每一个细节，并在应用自动套料软件的同时注入自己的再工作中的经验和与师傅们讨论中所取得的结论通过手工修改排样的方
4、式对自动套料结果进行进一步的改进，从而得到最理想的套料结果，大大提高材料利用率。【关键词】船体套料；手工修改；材料利用率；APNS 软件本科毕业论文 摘要4Hull plate nesting optimization design based on APNSAbstractWith the fast development of the shipping industry, the tonnage of the vessel is larger and larger, its steel products amount used rises synchronously too, thus t
5、he utilization ratio of the stencil plate has influenced profits of the shipping industry to a great extent. The utilization ratio when a large-scale shipyard uses the steel products needs only and improves several percentage points, this will bring the huge wealth to enterprise.Ship hull design and
6、 manufacture of sets of materials is an important part of the process, sets of materials are directly affected by the steel hull manufacturing efficiency, the relationship between the economic benefits of shipbuilding enterprises. Automatically set by computer optimization of material and labor to m
7、odify the combination of materials not only to achieve a set of information on the work of hull and automation, improve efficiency and shorten the design cycle, reduce the consumption of raw materials and more.Full-text software, mainly through the APNS nesting in a segmented rib ship the detailed p
8、rocess to render the ship sets of compound every detail, and in the application of automatic nesting software at the same time and then work into their own experience and discussions with the chefs the conclusions made by hand to modify the way the automatic nesting nesting further improved results,
9、 which are ideal nesting results, greatly improve material utilization.【Key Words】Hull Nesting; Manually modifying; Materials utilization；APNS Software本科毕业论文 前言51前言1.1课题背景近日，交通运输部副部长徐祖远表示，我国的港口货物和集装箱的装卸量连续 7年位居世界第一，水产品总产量近 20年位居世界首位。从 2010年起，我国不仅是航运大国、海洋大国，更跃居为世界第一造船大国。 船舶工业是一个非常重要的综合性产业。通过翻阅近期咨讯，中国
10、船舶(68.50,0.00,0.00%)造船业前景良好，近几年来中国造船业占世界造船市场份额的比重正在呈现出明显的上升趋势，中国已经成为全球重要的造船基地之一。 数据显示，国际金融危机之后，我国的国际造船市场份额不降反增。2010 年我国造船完工 6560万载重吨，新接订单 7523万载重吨，手持订单 19590万载重吨，分别占世界市场的43%、54%、41%，均居世界第一。规模以上船舶工业企业完成出口交货值 1396亿元，同比增长 17.9%。中国船舶工业经济研究中心首席研究员张长涛曾表示，近年来中国船舶工业取得了举世瞩目的发展成就，船舶工业已经成为我国具备国际一流竞争力水平的产业之一，并成
11、为世界各国了解我国工业发展水平的重要窗口。预计未来 10年中国船舶制造业将迎来发展的关键时期。 在工业和信息化部装备工业司副司长李东看来，纵观进入新世纪(19.48,0.00,0.00%)以来世界造船业竞争格局的发展，一个最大的特点就是我国造船业国际市场份额的迅速上升。随着中国国际贸易进出口量的持续增加，国内船东迫切需要提升运力规模、优化船队结构，为我国船舶工业提供了巨大的发展空间。船体套料是船体设计制造过程的一个重要环节，套料过程是船体数据管理的集中体现，直接影响船体制造的钢材利用率，关系着造船企业的经济利益。1.2船体套料技术的发展依靠 AUTOCAD 绘制的零件图形，将其按照一定的顺序排
12、列在钢板方框内称为套料。船体板材套料工作是船舶上产建造过程中的重要工序。现在全球造船业的迅猛发展，但是竞争也日益激烈，随着金融危机的爆发造船行业的利润越来越低，怎样才能降低生产成本，让企业扭亏为盈，提高板材的利用率是最好的途径，现在有很多船厂对板材的利用率都非常的低，这个问题随着计算机技术快速进步，全球都在寻求发达的计算机辅助技术来解决这个问题，利用计算机将船体零件进行高效高质量的套料是合理利用钢材，提高钢材利用率的有效方法。船体套料发展过程分一下三个步骤:第一步，手工套料。技术人员根据提供的信息手工画出零件图，先是确定下料阶段，然后才套料。有些是通本科毕业论文 前言6过手工按比例放样得出的得
13、出需要的套料图。第二步，人工剪贴套料。应用电子计算机按比例绘制零件图，然后通过剪切黏贴的方式作出套料图，确定每个零件的起割点，切割间隙，切割顺序，然后得出套料图。第三步，计算机辅助自动套料。先建立数据库，依靠计算机将零件安厚度形状分类，然后用自动套料软件调用数据库内的零件，在一选定厚度和大小的钢板方框内进行自动套料，软件可以自动确定起割点，切割顺序，生成切割线路图，并生成工艺表和切割代码，并会自动生成余料尺寸，切割效率，切割长度。1.3课题研究意义本次课题是研究对 92500T 散货船 5 号货舱分段双层底板材的套料和优化工作，这一课题不仅符合各个中小型造船企业的板材利用率低每年因钢板浪费而导
14、致亏损的现状，而且还使本人对这项船厂最需求的技术的深入了解和研究。这次课题主要针对现在套料软件不完善而进行人机结合的方式将套料工艺优化到更加令人满意的程度。这一研究非常具有实用性，但是研究者必须具有现场切割和套料的经验心得。本科毕业论文 正文72 套料工作现状和要领2.1套料工作概述套料是船舶生产设计到船舶建造的最后一步，也是最重要的一个环节。船体板材的相关零件有绝大部分是通过数控切割机从板材上切割下来的，再经过各种必要的加工工艺得到可以进行组装的构件，最后再通过焊接和装配得到的。船体零件套料设计直接影响板材的利用率和建造进度，从而对船舶的制造成本和生产周期都产生了巨大的影响。套料部门的主要职
15、责是建立船体零件的数据库然后进行套料设计，生成套料图纸、工艺表和数控切割指令等数据，并且统计汇总钢板的利用率和需用板材的数量和各个板得尺寸。在套料的全部过程中主要有以下五个部门分别为套料、计划、设计、采购、制造，他们之间的相互协作的关系如图2.1 所示: 套料工作的整个流程相当复杂，大致分为以下三个部分:(1)套料前的数据准备根据船舶详细设计图纸绘制出所有的零件图形，并将零件信息进行总体的归纳，并转化格式（在第四章中讨论） ，然后将批量的零件导入零件数据库内。(2)软件套料由套料设计者利用套料软件通过调用零件数据库的方式将零件按照最合理的方式排列在板材大小的方框内，完成套料后自动生成工艺表和切
16、割代码。本科毕业论文 正文8(3)套料后处理在套料设计后，根据被套料的零件信息利用套料软件输出的工艺表制作配套表、材料领取表，然后对钢板的利用率进行分析，由生产部领导来做最后决策。2.2现状分析目前有很多船厂在套料上的应用还存在着很多问题， 参考文献12知主要集中在套料技巧和出图上.这其中是由于工作人员的对技术的要领没掌握好会用但并不能用好，还有就是工作人员的粗心导致的，主要有一下问题：1）起割点位置选择不合理，导致薄板在切割过程中约束力不足变形较大 ；2）套料时过于循规蹈矩导致空车行走过长；3）粗心错误，在套料时使用的零件图内有小点没有清除干净导致切割时数控切割机在板上无故打点，导致板材报废
17、；4）孔内选择起割点有误，造成零件割坏的情况； 5）实际割板厚度与图纸不符，导致整张板的报废，这是最不愿意看到的错误之一；6）切割坡口标注不正确，会导致切割零件达不到工艺要求，从而需要返工；7）起割点的切割顺序不合理本来按要求是要先割小零件再割大零件的，但如果顺序不控制好会导致零件割完后，由于办的切割变形而导致小零件切割位置的偏移；8）套料时零件排放过于紧凑甚至出现重叠的情况，这时必然会割怀零件。这些几个问题在实际工作中常常会发生， 这直接导致板材的利用率低下。2.3 套料要领结合现场实际切割经验提出一些看法：1）套料时必须先割大零件，后割小零件； 2）在考虑到切割可能会导致变形非常严重的零件
18、时需要采取过桥的形式，特别是比较长而且又比较薄的构件狭长，还有一种要加过桥的情况是零件比较小为了防止丢失而采取这种方法。在过桥的选择上经肯能避开零件的自由边防止过桥失去效果； 3） 在套料时要尽量使余料保持几何形状，以便于余料的再次利用；4）数控切割切排料要求最好零件和零件之间的间隙为 15mm，零件和钢板边缘之间为 10mm；5）在套料时确定起割点时要以先小后大，先内后外的顺序来进行选择；6）在切割有些位置难以分辨的构件时必须标注上下、内外和艏艉这些必要的信息； 7）套料图完成后必须对每个需要标注的零件标注编码； 8）在切割大板零件时，最好能采用门式切割机来进行加工；9）在套料是必须使零件与
19、板得厚度相互统一而且板得材质要符合规范要求； 本科毕业论文 正文93.套料的前序工作3.1根据 92500T散货船详细设计图画出零件在本次研究设计中主要选取92500散货船第5货舱双层底分段内的构件进行套料优化，这艘散货船规范船长218.93m，型宽38m,型深20.7m。双层底处需套料的结构主要以肋板和肘板为主，经过合理的划分构件，统计出需套料构件总共有278个。根据详细设计图纸画出每个肋位上的零件，将整块结构合理的分成若干份，在分的时候必须考虑到以下几点内容；1 零件的尺寸必须小于板材的实际尺寸。2 零件与零件分开的位置需慎重选择，必须考虑装焊时会遇到的问题。3 在划分零件的同时也要考虑到板材套料时板材的利用率。画出零件图后需进行统计，把相同厚度的零件归纳到一起从而在AUTOCAD中建立一个零件库。以下个图就是按厚度归纳出的零件库；板厚12mm相同构件22个相同构件8个 相同构件24个图3.1本科毕业论文 正文10板厚13mm相同结构28个相同结构26个图3.2板厚13AH相同结构8个图3.3板厚14mm相同结构2个
