數控設備在鈑金加工中的應用

王玉梅

摘要：本文通過研究和分析數控沖加工的工藝特點，介紹了CAMPATH軟件的基本應用并提出了在數控沖的程序設計中應當注意的一些事項，并以相應的實例闡述了具體完成各項工作的正確方法，以期達到提高生產效率，降低生產成本的目的。

關鍵詞：數控沖；鈑金；CAMPATH；模具設置

隨著工業技術的發展，數控加工設備的應用有效地提高了生產效率，降低產品不合格率，提高產品精度，降低操作人員勞動強度，改善工作環境。在鈑金行業，數控設備中以數控沖床為主，下面將以日本村田機械公司的CNC數控轉塔沖床為例，簡單介紹與數控轉塔沖床配套使用的CAMPATH軟件及應用。

1 CAMPATH簡介

1.1 CAMPATH操作流程圖

1.2CAD繪圖

在CAD的制圖過程中，操作方法和普通AUTOCAD軟件應用方法大致相同。只有在模板圖形的使用上更優于AUTOCAD。

a.零件圖形

它表示一個通常圖形，這個圖形的數據可以轉換到NC程序中去。

b.模板圖形

它表示一個部分圖形，例如一個安裝孔，而這個安裝孔經常用于其他圖形中，此圖形需預先注冊，并能被調用在繪制零件圖形中使用。

c.沖切內輪廓線定義/沖切外輪廓線定義

此功能用以定義沖切過程中的內輪廓線與外輪廓線。

當使用“沖切內輪廓定義”功能時，圖形變成黃色，而使用“沖切外輪廓線定義”功能時，圖形變成淡藍色。在CAM系統中利用“自動模具配置”功能時，模具配置根據輪廓線性質定義。在CAD圖形的繪制過程中，圖形的繪制及內外輪廓線的定義是至關重要的。這影響到后續CAM的工作及最后零件的加工成形尺寸。

1.3CAM

由CAD系統產生的圖形進行“人工排料”、“單零件”、“自動排料”處理。

排料的過程包括零件圖形在坯料板材上的擺放及沖切模具的排布。在排料完成后需生成NC程序。

NC程序生成時一般選擇標準模式，在零件較復雜或零件數量非常多時可選擇宏陣列、模具陣列、零件陣列等模式。同樣的程序排布，根據生成的模式不同在實際沖切過程中會有不同的效果。即可提高沖切效率，還可以減少NC程序的字節數，避免發生NC程序過大，超出機床NC系統內存容量而無法讀入機床NC系統內存的現象。

1.4 仿真（模擬軌跡）

NC程序生成后進行沖切過程模擬，可直接觀察到模具沖切的實際情況及沖切順序，當發現有排料不合理情況時可回到人工排料狀態進行修改，避免了實際試沖，提高加工效率，減少板料浪費。在仿真過程中還可以由軟件直接顯示實際加工零件所需時間，可以給生產安排及工時定額員提供參考依據。

1.5 NC程序輸出

NC程序在CAMPATH系統中生成后還需輸出形成文件名為四位數字，后綴為.dat的NC程序文件。NC程序文件可通過車間內部局域網與機床NC系統連接的計算機導入機床NC系統，在機床NC系統中調用導入的NC程序即可進行零件的沖切加工。

2 CAMPATH應用

CAMPATH在實際應用中的關鍵環節是排料。排料決定了板料的利用情況、沖切過程中模具沖切的順序及工作臺和夾鉗的運動軌跡。直接影響了加工成本的控制和加工時間的。

2.1零件排布

在CAMPATH中可以進行非常直觀的零件排布。在排布零件時可調入多個需加工的零件圖形在坯料圖形上擺放，對零件圖形進行復制、鏡像復制、陣列、旋轉、移動等操作，尋找出最佳的零件排布狀態，達到最高的板料利用率。最大化地利用板料，可以使板料利用率達到93%以上。

2.2 模具排布

模具的排布情況直接影響著機床實際加工的效果。模具排布不當會造成機床加工效率低下，掉料、墊料、卡料等現象。

2.2.1 放置模具

模具排布首先是在零件圖形上放置模具。對于零件上的方孔、圓孔應盡量選用模具一次沖切成形，零件周邊的沖切應盡量選用較長的模具以減少沖切次數，同時可提高加工質量。不能一次沖出的圓孔需要進行步沖，步沖時應視圓孔的大小選用合適的圓形模具，模具過小沖出的圓孔邊緣毛刺較大而且沖切次數較多，模具過大則沖切進刀量過小，加劇沖模的磨損。

2.2.2 設置微連接

模具放置完成后應進行微連接的設置。微連接應盡量選用角連接，選用角連接微連接較小，而且連接強度較高。較大較長的零件在其四角設置角連接的同時還需在其中間設置適量的線連接，

如果不設置中間的線連接則在兩個角連接之間較長的距離沒有連接，當板料在工作臺上移動時無連接處會劇烈晃動，將可能導致角連接的斷裂，從而造成已沖完的零件脫落，在沖切同一坯料上其他零件時發生板料重疊并被沖切，致使板料報廢，還可能損壞模具。微連接的大小應根據板厚、材料及模具的磨損情況而定。

2.2.3 調整模具沖切順序

在放置模具后Campath會自動指定模具的沖切順序，但Campath給出的模具沖切順序并不能使沖床加工達到最佳狀態，還需進行人工優化。

在Campath自動指定的模具沖切順序中會出現同一模具被多次調用，中間穿插了其他模具的現象，這種情況會造成在實際加工時機床轉塔頻繁轉動換模，加工效率較低。對于這種情況應調整模具沖切順序，使同一模具在被一次調用后將其所需沖切的位置全部沖完后再調用其他模具，減少了機床轉動換模次數，提高了加工效率。經過手工調整后，可以使實際加工時間縮短30%-50%。

3 總結

數控沖床的程序設計，不是一個單純的將設計圖紙轉化為機床可以識別的代碼的過程，優秀的數控沖編程人員首先應當是優秀的工藝設計人員和優秀的機床操作人員。他們對機床及機床的各項參數做到足夠地了解，對所有的模具做到心中有數。程序設計時，應根據數控沖床的加工工藝特點，進行全面的分析，不僅要保證編制出正確的數控程序，更應保證加工出合格的零件，同時也應使數控沖床能得到合理應用和充分的發揮。盡可能地提高生產效率，降低生產成本，最大合理化利用板料。