數控沖裁程序設計工藝過程分析

進行數控程序設計時，無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，然後擬定加工方案、制定正確合理的加工工藝過程，還要選擇合適的模具及加工速度。在數控程序的設計中，更應注意一些程序設計的工藝方法。如果忽視了一些工藝細節問題，有時即使加工程序是正確的，但由於程序的工藝方法不合理，也根本無法加工出合格的零件，更有甚者，會造成機床的報警及損害。

本文將就數控衝程序設計中常見的問題進行剖析，並針對具體問題給出相應的解決辦法。

數控沖裁程序設計工藝過程分析

1.選擇合適的編程基準

數控沖床在加工中，都是以機床的原點為定位基準的，一般情況下，也是以這個基準為編程基準。但是有時選擇合適的編程基準，可以大大降低程序設計中的數值計算，減少程序段和編程工作量，增加程序的可讀性及可修改性，減少程序設計中的錯誤。編程基準可以選擇在零件或機床的任何位置，但必須與零件的定位基準有確定的關係。為了保證加工精度，減少程序設計中的計算量，編程基準應盡量選擇在設計基準或工藝基準上。

例如，圖1中的O點是機床原點，對於這個零件，如果將編程基準置於Oa點，由於此零件的多數型孔以Y方向對稱，那麼Y方向坐標尺寸的計算將變得非常簡單，而且如果Y方向的展開尺寸有變化時，程序的修改也比較容易，只需再次確定Oa點的位置即可完成程序的修改。

2.工序最大限度集中

為了充分發揮數控機床的優勢，提高生產效率和保證加工質量，在數控沖床加工編程中應遵循工序最大限度集中的原則，即零件在一次裝夾中，力求完成本台數控機床所能加工的全部型孔及外形的加工，防止出現重複定位誤差。對於有些必須重複定位的零件，也應充分考慮重複定位的方法，而且在出現重複定位的情況下，也應使有相關尺寸的孔盡量在一次加工定位中能夠完成，如圖1中8-Ф6.0及方孔(120mm×80mm)等。因為作為一組有關聯尺寸要求的型孔，如果分兩次定位來加工完成，就極有可能出現加工誤差，無法保證關聯尺寸的要求，達不到零件要求的尺寸精度。

3.合理地選擇換模次序及走刀路線

在數控沖床的程序設計中，應當選擇合理的換模次序，其一般原則是：先圓孔後方孔，先小孔后大孔、先中間后外形。同時一套模具在選用以後，出於縮短加工時間的考慮，應該完成其在這個零件上的所有需要加工的型孔。在合理選擇換模次序的同時也應該選取模具的最佳走刀路線，以減少空行程，提高生產效率，並保證機床安全可靠的運行。

在圖2中，都是從左下角的第一個孔開始加工，a圖(G37)的走刀路線是沿Y方向迂迴往返加工，這樣不但加工時間比較長，而且在網孔的數控沖加工中由於殘餘應力的存在，必然引起鈑料的變形，再以Y方向迂迴加工，極有可能使得鈑料與機床的上下轉盤發生碰撞、卷料，構成極不安全的隱患。如果以b圖(G36)的方式加工，不但加工時間比較短，而且由於以X方向迂迴加工，使得鈑料的變形部分在加工的過程中逐步退出上下轉盤之間，極大地降低了鈑料與機床發生碰撞、卷料的危險。

4.合理的夾鉗位置及移位方式

數控沖床每一次夾鉗定位都有一定的加工範圍，如我所的PEGA-345，一次夾鉗定位的加工範圍是：X方向1270mm，Y方向1000mm。當在X方向超過這個行程時，就必須通過夾鉗移位來完成其餘的加工。夾鉗移位時，首先，壓料塊壓住鈑料，夾鉗鬆開，夾鉗移動到指定的位置，再次夾緊，繼續加工。

數控沖在加工中，由於毛坯料的定位邊直線度不好，夾鉗位置、壓料塊的位置不當，外形加工時很容易出現台階，各個型孔距邊的尺寸公差也難以保證，如圖3所示。

通過長期的編程實踐及生產實際操作，總結出了以下幾點經驗。

(1)要儘可能地保證定位邊良好的直線度，在必要的情況下，可以在數控剪床上再次精裁一刀；

(2)第一次的夾鉗位置應儘可能的大，以使夾鉗夾持得更加平穩、可靠；

(3)可在不移位的情況下加工的孔，應儘可能地一次加工完成；
(4)有相關尺寸的孔，應盡量在一次移位中加工完成；

(5)為使鈑料有良好的剛性，應適當地多留一些微連接；

(6)壓料塊的位置：Y方嚮應壓在鈑料的中心位置，而在X方嚮應壓在偏向夾鉗要移動的位置。

只要做到以上幾點，就可以很好地克服夾鉗移位帶來的一系列問題，保證零件加工的合格。

5.合理的排料方式

對於中小型零件的數控沖加工，為了縮短輔助加工工時，節約加工時間，提高材料的利用率，一般採用排版加工程序。排版加工程序可以分為自動排版與人工排版兩種。

自動排版的優點是只須由編程者編輯出單個程序，然後由軟體自動生成排版程序，省時、省力，而且走刀路線、換模次序較為合理。但是，這樣做有兩大弊病：

(1)不能嚴格地執行首件加工

排版程序加工時，由於是批量加工，因此必須進行首件檢驗。但是，當按下工控柜上的「FIRST」鍵時，並不能完整地加工出第一個零件。這樣就給首件檢驗帶來了一定的難度，容易造成批量報廢。

(2)自動排版的編輯性差

由於自動排版產生的程序可閱讀性和可編輯性較差，當加工中途出現程序錯誤、機床報警、卷料以及其他情況而使機床急停時，在解除報警、消除隱患后很難再繼續加工。

鑒於上述的原因，我們一般採用人工排版的辦法。其格式為：

G98Xxa Yya Icx JcyPnx Kny；排版設置

U00…；程序段

V00 G75(G76)W00 Q0；程序段調用……

只要我們合理安排換模次序及走刀路線，人工排版可以與自動排版相媲美，而且完全可以消除上述兩大弊端。而且，當鈑料規格不統一時，對鈑料上要加工的零件數量的改變，只需改變G98XxaYyaIcxJcyPnxKny中的P、K值，就可以輕鬆地完成對程序的修改。

6.數控程序良好的可讀性、可修改性

數控程序的設計方法有兩種：手工編程及自動編程。手工編程方法是指從分析零件圖樣、制定工藝規程、計算坐標點、編寫零件加工程序直到程序的校核，整個的過程都是由人工完成的。對於零件不太複雜，坐標點的計算比較簡單的情況，採用手工編程比較容易實現。但是對於外形比較複雜，坐標點的計算難度比較大的零件，就應該採用自動編程。自動編程是指從工藝處理、坐標點的計算直至程序生成、校核完全由計算機完成。與手工編程相比，自動編程的編程質量及效率大為提高。

不管是手工編程還是自動編程，所產生的數控程序都應做到程序結構清晰、語句規範、可讀性好、可修改性強。特別是對於單件小批量數控生產，可能隨時需要在機床工控柜上對程序進行修改、調整，程序的可讀性和可修改性就顯得格外重要。同時，為了簡化編程及修改的工作，當某段加工工序和加工路線重複使用時，為縮短程序長度，應盡量使用子程序及宏指令，從而有利於數控加工編程工作的最優化。

7.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，不僅要保證編製出正確的數控程序，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。