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图 2.3 冲裁零件图形表示模型
2.4 冲裁模CAD系统排样优化
2.4.1 冲裁零件图形的排样优化
排样是冲裁工艺与模具设计过程中一项很重要的工作, 它直接影响着材料的利用率、生产中的经济效益, 以及模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等。在大批量生产中, 毛坯材料费用占到生产成本 60% 以上, 采用不同的排样方案, 材料利用率差别可达 10%～15% , 甚至更高。冲裁工艺设计中的优化排样设计主要以材料利用率的高低为目标函数,以生产实际约束为择优准则[14]。
2.4.2 排样图形的多边形处理
系统采用类多边形化方法对非直线图元进行处理,即将每段曲线等分为 n 份曲线弧, 用直线拟合相应曲线。排样图形一般用外轮廓近似代替冲裁零件图, 并对图形进行信息化处理, 即用一系列坐标点来代替外轮廓图形, 再设置好加密步长, 计算出所有加密点的坐标, 对外轮廓的节点数据采用结构体变量来记录, 将排序后的各顶点依次用直线连接便可完成工件图形的多边形化处理, 通过对顶点数据的调用实现优化排样。
2.5 冲裁工艺分析和方案选择
冲裁件的工艺可行性分析是指冲裁件对冲裁工艺适应性进行的可行性分析。如制件的结构形状、精度要求、形位公差及技术要求等。冲裁件的工艺合理与否直接影响到冲裁件的质量、模具寿命、材料消耗、生产效益等。工艺判断主要包括两方面内容: 冲裁件的结构工艺性与冲裁件精度。
2.5.1 冲裁件的结构工艺分析
结构工艺性分析主要是要将被冲零件的结构尺寸, 如外形的小凸起、悬臂、圆角半径以及孔 ( 槽) 边距或间距、槽宽、环宽等尺寸与相应工艺参数极限值相比较, 以确定其是否在普通冲裁 ( 或精冲) 所允许的极限值内。极限尺寸的判别主要有三类:1、 冲裁件孔边距、孔间距； 2、冲孔尺寸；3、悬臂、凹槽尺寸。工艺判断步骤如下:1、 读取层数据 ( 外层为外轮廓数据, 内层为孔轮廓数据) 。2、 轮廓数据处理, 如:对组成轮廓的几何元素排序、计算工艺数据等。 3、检查工艺数据的合理性, 如: 圆弧半径、悬臂长宽比等。4、分类统计判断结果, 形成分析报告, 并将评估结果以数据表形式呈现给用户。
2.5.2 冲裁件精度判别分析
冲裁件精度判别可在外轮廓与内轮廓、内轮廓与内轮廓以及轮廓之间进行, 对尺寸进行正确分类, 建立合理尺寸模型是程序的关键问题。
2.5.3 工艺方案选择
工艺方案的选择主要是根据生产批量、尺寸精度、工件形状复杂程度、工件大小、毛刺、粗糙度等因素决定应采用的模具类型和工序, 即采用简单模、复合模、连续模 ( 对应工序分别为单工序冲裁、复合冲裁、级进冲裁) 中哪一种。工艺方案选择的正确与否, 直接影响到产品的质量、生产率及模具寿命。用计算机辅助进行工艺方案的选择, 首先必须建立正确的设计模型, 结合生产中的实际经验, 总结出工艺方案选择的判据, 综合判断确定工艺方案。
3 冲裁模CAD系统总体设计
3.1 概述
冲裁是利用冲模在压力机上使板料分离的一种冲压工艺。从广义上讲，冲裁包括切断、落料、冲孔、修边、切口等多种工序，但一般来说主要是指落料和冲孔工序。根据变形机理的不同，冲裁可以分为普通冲裁和精密冲裁两类。普通冲裁模CAD系统包括冲裁件图形输入、工艺设计计算、模具结构设计、模具图自动绘伟口等功能，能够完成冲孔模、落料模和冲孔落料复合模等的计算机辅助设计与计算机辅助制造[17]。本文以所开发的基于VB环境下的冲裁模CAD系统为例，介绍系统的结构与功能。
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