钣金系统及其集成技术.docVIP

钣金CAD/CAPP/CAM系统及其集成技术 钣金零件的设计和加工具有其自身的结构、材料和工艺特点。我所的钣金零件由于品种多、生产批量小，以往采用的是传统设计与加工手段，结果导致设计工作量大、重复劳动多、加工周期长、成本高，不能适应电子设备日益发展的需要。为了改变这种状况，我所于1996年从日本天田公司引进了一套钣金加工中心，该加工中心由CNC数控转塔式多工位冲床、数控液压式折弯机和数控液压式剪板机三台设备组成，另外还引进了数控支持软件AMPUNCH-3D/UNFOLD和2D各1套。随着CAD/CAM技术的应用和钣金加工中心的引进，实现以数控机床为基础，以计算机应用技术为手段，系统地应用和集成各项技术以达到最有效地利用资源，已成为目前我所钣金零件设计加工过程中较为急需的课题。在钣金零件CAD中如何考虑制造工艺？如何正确地配置和使用钣金CAD/CAPP/CAM系统？如何将设计、工艺与制造三者信息加以集成？如何使上述三者信息与企业管理集成？这是我们需探讨并要解决的问题。 　　本文结合我所钣金结构设计、工艺设计和加工的现状，以及在实施CAD/CAPP/CAM工作中积累的一些经验，探讨了钣金零件CAD/CAPP/CAM的系统组成、应用特点与集成技术。 1　钣金CAD/CAPP/CAM的系统组成和应用特点 　　随着先进钣金加工中心的引进和计算机技术的发展，我所便面临着如何利用它们增加生产柔性和提高生产率的问题。当前专门面向钣金零件设计与加工的CAD/CAM软件有不少，从这些软件的功能和使用情况来看，通常能较好地满足钣金设计加工的要求，即能自动连接起从产品图设计到CNC程序生成的整个过程。 　　钣金零件CAD/CAPP/CAM系统组成框图如图1所示。 图1　钣金零件CAD/CAPP/CAM系统组成框图 1.1　钣金零件设计 　　钣金零件设计包括零件的三维设计、二维设计、图形编辑系统、CAD接口等几部分。 　　钣金零件的三维造型模块是针对钣金零件的特点专门设计供处理钣金零件造型用的模块，它根据钣金零件的几何特征(如尖角、圆角、上折弯、下折弯、圆孔、矩形孔、方孔、长圆孔等)进行钣金零件设计。用户可根据CAD系统提供的工具，方便、迅速地设计出所需要的零件图。在设计过程中，屏幕上同时绘出零件的立体图和各平面图，用户为了观察和修改零件的设计效果，可以将零件的立体图着色。在零件的三维模型中，包含了大量的工艺、设计及其它信息，如零件板材厚度、折弯圆角、折弯系数等。这些工艺参数确保了零件工艺展开的准确性。板材的结构设计与加工工艺和加工设备有关。在CAD过程中必须考虑加工的工艺参数，如最小模具直径、板材厚度、折弯半径、折弯系数等，并依靠折弯模拟确定设计是否可行。 　　钣金二维设计直接设计零件的三视图和平面展开图，平面展开图可以直接用于工艺设计、后续排样、G代码生成。三维设计模块与二维设计模块之间的双向箭头表示装配件与零件二维图之间的参数可经定义达到内在相关。二维图形的修改将导致三维设计自动更改，同样，三维设计的更改将和二维图形自动达到一致。 　　由于软件选择的多样性，选择的钣金CAD/CAPP/CAM系统应做到与其它的通用机械应用软件实现数据交换顺畅。我们可以将钣金CAD中的图形文件以DXF、IGES、PRT等格式读入，并转换为CAM所需的图形文件供Amada钣金加工中心使用，也可以将钣金CAD图形文件转换为DXF、IGES、MI等格式，供其它CAD、CAPP软件使用。 1.2　钣金零件的平面展开 　　钣金零件的形状复杂，人工展开繁琐，易出错。依靠软件自动展开功能可以快速展开，只要输入所需的图形和工艺参数正确，展开图百分之百准确。当折弯系数或钣材厚度改变时，系统会自动地重新进行计算，得到新的展开图。展开图标注有各种孔的位置、折弯线位置与每个边的位置、孔的数量以及每个孔的几何坐标。 1.3　钣金零件的多种排样 　　在钣金零件加工中，工艺人员必须研究解决钣材的最大利用、模具更换较少以及加工时间尽可能短等问题，要做到这点，合理地排样和优化刀具轨迹十分重要。 　　在优化排样方面，计算机比工艺人员手工排样的能力更强。排样时，钣金软件会自动地根据加工情况和机床参数迅速给出排样结果：排样图，包括排样零件个数、材料利用率和模具使用情况。排样软件模块可最大程度提高钣材利用率。如果生产作业计划安排合理，一些小的工件可放在其它大工件的孔中，进一步提高钣材利用率。为满足一些特殊的生产要求，用户可在自动排样上作修改编辑。目前我所钣金冲裁时多为单张图纸加工，备料时多采用下成单件或小料的工艺，加工时每次都要考虑机床的夹刀量，极大地影响了材料利用率，所以排样最好与生产作业计划相结合进行综合考虑。在综合考虑计划的前提下，数冲采用多种零件整板大料排样加工可