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浅析数控冲床编程过程

文章出处:未知 人气:发表时间:2018-07-06 14:22

近几年,随着工业4.0、智能制造、精益生产的提出,钣金加工行业得到蓬勃发展,带动激光、数控冲床技术的工艺改革。电梯零件中吊顶零件、壁板、层门、轿顶板等产品都是由数控冲床完成加工的,所以合理的编程有利于提高生产效率、提升板材利用率、保证产品质量等。现我公司拥有三条柔性生产线、两台昊益源数控冲床、两台单冲设备等,由此可见数控冲床在我公司生产制造中也是不可缺的。数控冲床编程往往包含零件图展开方法、模具选择及排布、合理排版、优化走刀路线等。针对以上具体问题根据自身经验提出相关工艺意见及处理方法,为新手员工提供参考与指导。

 
编程流程的优化

 
目前,我们的编程流程是计划下单→查图→绘制展开图→导入软件→编译程序。这种编程模式出错率比较高。随着科技的发展,使用三维软件SolidWorks的展开功能驱动调用三维图形,将其转换为二维展开图,再直接导入编程软件生成程序,然后传送到各个设备达成柔性加工。这样编程方式不但不会因人工计算展开图而出错,还能在编程中对零件设计图进行校对,提前发现产品在设计或工艺上的错误,及时进行修改更正,从而确保产品的质量,提高合格率,缩短了生产周期。
 
模具的选择及排布

 
模具的选择是编程重要环节之一,并起关键作用,合适的模具便能有效提高数控冲床效率、提高产品质量。如果存在与孔位大小一致的模具即优先选择,如果没有与孔位大小一致的模具时,应根据实际情况做出合适的抉择。如我公司在轿顶板生产加工过程中需开缺口为48mm×48mm的方孔,而我们机床上模具只有较为适合的30mm×30mm、40mm×40mm两个方形模具。两种模具冲同样大的缺口有不同的效果,图1为30mm×30mm冲压形式,图2为40mm×40mm冲压形式,从图1中可以看出每次冲裁吃刀量与模具的大小相符合,这种模具的选择使得每次的损耗基本不变,而图2因为冲裁吃刀量每一刀比上一刀小。所以造成模具的损耗变大,模具的使用寿命减少。在轿顶板缺口加工中同样需冲裁4刀完成的情况下,使用30mm×30mm的模具更优、更合理。而使用40mm×40mm容易造成模具损耗,是不建议使用的。
 
 
图1 30mm×30mm冲压形式
 
 
图2 40mm×40mm冲压形式
 
另外,当我们需要冲一个40mm×20mm的长圆孔,尽量不要采取步冲的方式。因为步冲容易产生毛刺,影响后面装配工序,而且对模具的损耗大,影响模具使用寿命,还会影响产品加工效率和品质。理想的加工方式是两端选用φ20mm的圆模,中间选用20mm×20mm的方形模具,如图3所示。这样合理的选择模具、合理的排布,使得冲出来的长圆孔内边光滑效果良好。继而有助于效率提高、减少毛刺的产生,延长模具的寿命。同时在模具装夹排布上也是有讲究的,一般情况下使用频率高的模具应尽量放在一起,不过也需视模具大小、安装是否许可而定。总之,常用模具放在一起可以缩短换模转动距离,继而提升冲裁效率。
 
 
图3 20mm×20mm的方形模具
 
模具的大小与间隙

 
关于一定尺寸的孔应选择多大的冲芯与下模,即上下模尺寸与孔位的关系,在我们编程中是常常会遇到的,也是编程所必须了解的。一般在板上冲孔,冲芯尺寸=孔的尺寸,下模尺寸=冲芯尺寸+间隙。另一种情况是将零件从板上冲下,这样的话下模尺寸=零件外形尺寸,冲芯尺寸=下模尺寸-间隙(取决于材料厚度)。还有冲切孔位成形质量与模具孔位排布间的距离也有密切关系。假定孔或成形彼此之间的间距或离板边缘的距离较小,那么他们会互相变形或使得板材变形,这是由于在板材上冲孔时,板材板料的流动所造成的。所以我们要控制好孔的位置,一般来说孔与孔直径的距离最小为板材厚度的2倍,孔与板材边缘的距离最少为板材厚度的2.5倍,如图4所示。
 
 
图4 孔与板材边缘的距离
 
 
合理的走刀路线

 
编程过程中必须控制好走刀路线,走刀路线不仅影响效率、影响产品质量,更会影响设备的安全性。空刀运行效率低、机床运行不可靠等都与走刀路线有密切关系。在编排模具冲裁顺序时应按从外向里叠刀冲裁的走刀路线,这样的加工路线就不会产生废料。而且为了防止毛刺的产生,开缺口时我们一般会适当留些余量,模具所冲的边位置一般高出零件边线2~5mm,如图5所示。
 
 
图5 模具所冲边位置高于零件边线
 
如果是密集孔冲切,同一个零件运用不同的走刀方式也就产生不同的效果。图6是以Y方向先从下往上再接着从上往下来回加工,换句话说就是上下往返加工,不合理的走刀路线不仅造成加工效率较低,而且由于是密集冲切会产生应力导致板材变形,Y方向上下往复加工方式容易使得变形板材与转塔产生碰撞、造成卷料,构成极大的安全隐患。针对上述问题,改为从下往上沿着X方向(图7)的走刀顺序,使得板材发生形变部分在加工时逐一退出模具转塔。路线的优化不仅能大大减少板材的形变,降低碰板、卷板的危险,还能提高生产效率。在网板冲压加工情况下还可能遇到工件变形大、模具损耗快、跳料等问题。解决板料变形应增大冲模的间隙,使用快速冲切,选择专用的反变形模具可以有效地减少跳料和模具磨耗。
 
 
图6 上下往返加工
 
 
图7 走刀顺序从下往上沿着X方向
 
 
选择合理加工次序及避免重定位

 
合理的换模次序有利于提高生产效率。有些数控冲床编程软件往往在自动编程时是以先圆孔后方孔,先小孔后大孔,先内部后外形的法则进行。但实际生产过程中往往需调整。综合加工效率、产品质量的考虑应尽量避免随意更换模具加工,应在加工范围内先完成同一副模具孔位加工,再更换另一副模具加工。如冲切较大内孔选用模具时,需采用先内后外的加工(图8),先用方模冲去中间部分,再用圆形模从内向外冲去孔边部分,这样的加工方式就不会在加工过程产生废料遗落在机床加工平台上。
 
大型缺口冲切,为了提高效率一般是利用环形冲切(图9)或冲切过程中一般是增加微连接实现而不是全部碎料的加工方式。若不使用微连接,尽量控制大缺口放在最后一步冲切,以便完成后直接退出模具冲头停止冲裁,避免余料在转塔区域运动,发生安全事故。
 
 
图8 先内后外的加工方式
 
 
 
图9 环形冲切加工方式
 
在编程过程中我们应尽可能在不移动夹钳的情况下,一次性完成所有的孔位冲裁。因为移动夹钳会造成精度偏差,影响孔位尺寸。但有时无法避免重定位的情况下,就要把有相关联尺寸的孔尽量在同一次移位中加工实现,防止重定位后因为基准不一带来的尺寸误差。夹钳的位置应该寻找没有开缺口或空位较少的一侧,减少重定位的发生,以使得效率更高、质量更精确。
 
表1 日常加工经常出现的问题

 
 
冲压过程中模具经常出现的问题及解决方法

 
对于编程工艺员来说,不仅要了解以上编程问题,还需关注冲裁过程出现的一些常规问题。表1对日常加工经常出现的问题进行了归类与总结,提高了编程效率,有效预防类似错误的发生。
 
结束语

 
在电梯钣金加工过程中,数控冲床编程工艺对效率的提高,质量的提升,周期的缩短起着重要的作用。以上只对数控冲床编程工艺做了简单的分析和简单的研究。所以我们不能简单地按照前文所说的这些编程经验和方法按部就班的生产和利用,而是要根据设备的加工工艺特点、产品的品质要求进行全面的分析。在编程的过程中我们要深入思考,保证程序正确的同时,更应保证产品的品质,还需充分发挥设备的极限。

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