冲压车架连接板设备的CAM系统及加工方法技术方案

一种冲压车架连接板设备的CAM系统及加工方法，其特征是包括如下模块：前处理及模具库管理模块、自动适配模具模块、优化模块、自动寻边模块、NC程序创建模块和模拟仿真模块；前处理及模具库管理模块把连接板数据和模具库数据分别放入相对应的数组；自动适配模具模块对数组中所有有效数据按传统适配模具法或长圆孔适配模具法进行自动适配模具，并回写到连接板图形库中；优化模块读取自动适配模具的数据分别对传统适配模具或长圆孔适配模具法适配的模具进行处理，自动寻边模块对异形板材处理，然后进行NC程序创建、模拟仿真等步骤，形成适合冲压连接板设备的冲孔程序，传送到连接板数控冲孔设备中进行生产加工。

【技术实现步骤摘要】
冲压车架连接板设备的CAM系统及加工方法
本专利技术涉及数控冲孔设备的机械设计、控制系统和计算机辅助制造
，尤其涉及汽车车架连接板冲孔设备的CAM系统。
技术介绍
车架是汽车上各部件的安装基础，通常由纵梁和横梁组成，连接汽车的各零部件，承受来自车内外的各种载荷;连接板(即横梁)是车架的重要组成部分，连接板其特点一是孔位在十几个到数十个不等,新型的连接板带有一个或数个非常长的长圆孔,通常这些长圆孔水平或垂直方向放置;二是连接板有许多是异形件,通常这些连接板零件的加工采用冲床手动冲孔或用电钻钻孔,精度差,效率低,随着汽车质量和安全性的要求,连接板的冲孔用数控液压板料冲孔设备来进行加工,由于数控液压板料冲孔设备针对标准板材设计,异形板材难以自动定位,通常用手动定位,影响了连接板数控冲孔设备的速度的效率。本专利技术以连接板数控冲孔设备为研究目标，目前在汽车连接板数控冲孔设备中其冲孔方式存在如下缺点：1、不规则板材(异形零件)难以定位；2、很长的长圆孔的不能自动配刀；3、模具偏载容易断裂,影响使用寿命。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种冲压车架连接板设备的CAM系统，针对传统连接板设备不能加工异形板料的缺点进行了技术创新，通过自动寻边实现自动定位;对于长的长圆孔给出了一个新的自动配刀解决方法,以达到适应连接板冲压高速、高性能、高效的特点提高冲孔速度和精度延长模具寿命的目的。本方案是通过如下技术措施来实现的：一种冲压车架连接板设备的CAM系统，其特征是它包括：前处理及模具库管理模块：前处理及模具库管理模块定义公共变量和冲压数组D、优化数组D、模具库数组M、CAM层；建立与CAD系统连接；读取外部模具库文件的数据，对每个模具以块的形式建立模具块图形并把每个模具的数据放入模具库数组M；读取CAD连接板图形库的图形,获取CAD图形的层、颜色、线形、板材的形状和图形数据,如果图形不是长圆孔,本步暂不作处理；若是长圆孔图形，对CAD图形中长圆孔两弧和两直线围成的长圆图形形成面域，面域的层与圆弧同层，颜色与圆弧同色，面域的形状回写到CAD部分连接板图形库中；读取对长圆孔进行处理后的CAD部分连接板图形库的所有图素从中筛选出需要适配模具和自动寻边所需要的图素数据转换进冲压数组D中；并输出冲压数组D的数据至自动适配模具模块和自动寻边模块；自动寻边模块:自动寻边模块接收前处理及模具库管理模块传递来的板材形状,如果板材形状是标准矩形,按传统板材处理；如果板材形状是不规则的形状(异形板材),采用自动寻边处理,并输出处理结果至NC程序创建模块；自动适配模具模块：自动适配模具模块包括传统适配模具模块和长圆孔适配模具模块，并对所有图形数据按照传统适配模具法或长圆孔适配模具法适配模具，并把适配模具后的模具图形回写到CAD部分连接板图形库中；自动适配模具模块从前处理及模具库管理模块获取冲压数组D：长圆孔适配模具模块从前处理及模具库管理模块获取长圆孔数据，由于连接板的长圆孔具有水平放置或垂直放置的特征,适配模具也相应的用水平放置的长圆模具或垂直放置的长圆模具进行适配；传统适配模具模块从前处理及模具库管理模块输出的冲压数组D获取数据；先取一组圆的数据,判断冲压数组D中圆的直径与模具数组中（1－9号）的模具直径是否相等：若相等把该模具号的模具图形回写到图形数据库中的CAM层上,继续取冲压数组D中的下一组数据；若不等，取下一个模具再进行判断；若所有模具都不能适配该圆,则输出“该圆无合适的模具,并显示圆心坐标数值和直径”；再取冲压数组D中的下一个圆进行以上操作,直到冲压数组D中的数据都适配完成为止；并输出自动适配模具的结果至优化模块；优化模块：优化模块读取自动适配模具模块输出到连接板图形库的CAM层的所有模具图形，并把模具信息，模具图形的坐标值，模具适配类型等参数放入由前处理及模具库管理模块定义的优化数组D中进行优化排序；输出排序结果至NC程序创建模块；NC程序创建模块：NC程序创建模块根据优化模块输出的排序结果，把数组的数据按顺序转换成输出的语句格式显示在输出窗体中并把输出的语句格式写入进NC程序文件中，输出NC程序至车架连接板设备的数控系统中进行冲压加工。本专利技术的具体特点还有，自动寻边处理是指自动寻边模块从前处理及模具库管理模块中获取CAD连接板图形库中选取x=0的所有垂直线（90度或270度线）,如果有多条x=0的垂直线,取Y值最大的那条作为零件的左边线，取其长度；如果左边线的长度等于板宽，按传统板材处理；如果左边线的长度<100，板材向下移动15mm；如果左边线的长度>=100且小于板宽,板材移动到左边线的中间。异形板材的处理即自动寻边是通过上下移动把异形件的左边线与定位销接触,从而确定工件Y轴，夹钳夹持的边为X轴，确定工件的坐标系。长圆孔适配模具法的算法如下:设长圆孔总长为L80和角度A,水平放置取X方向,垂直放置取Y方向；获取长圆模具的长度为L30(水平放置取X方向,垂直放置取Y方向),求两长度的差值L67=L80-L30,模具直线部分长度L17,求L67除以L17的收尾数DS(即模具的冲压次数)；如果长圆孔的角度A是水平放置用水平放置的长圆模具适配若DS=1则在长圆孔的中间单冲若DS=2则第一刀X1=在长圆孔的中心点X-L80/2+刀长的一半Y1=在长圆孔的中心点Y第二刀X2=在长圆孔的中心点X+L80/2-刀长的一半Y2=在长圆孔的中心点Y若DS=3则第一刀X1=在长圆孔的中心点X-L80/2+刀长的一半Y1=在长圆孔的中心点Y第二刀X2=在长圆孔的中心点X+L80/2-刀长的一半Y2=在长圆孔的中心点Y第三刀在长圆孔的中心冲若DS>3则第一刀X1=在长圆孔的中心点X-L80/2+刀长的一半Y1=在长圆孔的中心点Y最后一刀Xmax=在长圆孔的中心点X+L80/2-刀长的一半Ymax=在长圆孔的中心点Y中间各刀用循环实现:剩余刀数=DS-2剩余长度=L80-2xL30步长=剩余长度/剩余刀数当剩余刀数>=1时冲点的Xi=第一个刀具冲点的X1+步长Yi=在长圆孔的中心点Y冲点适配刀具剩余刀数=剩余刀数-1无条件转移到上面的循环判断直到剩余刀数＜1为止；如果长圆孔的角度A是垂直放置的用垂直放置的长圆模具适配若DS=1则在长圆孔的中间单冲若DS=2则第一刀Y1=在长圆孔的中心点Y-L80/2+刀长的一半X1=在长圆孔的中心点X第二刀Y2=在长圆孔的中心点Y+L80/2-刀长的一半X2=在长圆孔的中心点X若DS=3则第一刀Y1=在长圆孔的中心点Y-L80/2+刀长的一半X1=在长圆孔的中心点X第二刀Y2=在长圆孔的中心点Y+L80/2-刀长的一半X2=在长圆孔的中心点X第三刀在长圆孔的中心冲若DS>3则第一刀Y1=在长圆孔的中心点Y-L80/2+刀长的一半X1=在长圆孔的中心点X最后一刀Ymax=在长圆孔的中心点Y+L80/2-刀长的一半Xmax=在长圆孔的中心点X中间各刀用循环实现:剩余刀数=DS-2剩余长度=L80-2×L30步长=剩余长度/剩余刀数当剩余刀数>=1时冲点的Yi=第一个刀具冲点的Y+步长Xi=在长圆孔的中心点X冲点适配刀具剩余刀数=剩余刀数-1无条件转移到上面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冲压车架连接板设备的CAM系统，其特征是它包括：前处理及模具库管理模块：前处理及模具库管理模块定义公共变量和冲压数组D、优化数组D、模具库数组M、CAM层；建立与CAD系统连接；读取外部模具库文件的数据，对每个模具以块的形式建立模具块图形并把每个模具的数据放入模具库数组M；读取CAD连接板图形库的图形,获取CAD图形的层、颜色、线形、板材的形状和图形数据,如果图形不是长圆孔,本步暂不作处理；若是长圆孔图形，对CAD图形中长圆孔两弧和两直线围成的长圆图形形成面域，面域的层与圆弧同层，颜色与圆弧同色，面域的形状回写到CAD部分连接板图形库中；读取对长圆孔进行处理后的CAD部分连接板图形库的所有图素从中筛选出需要适配模具和自动寻边所需要的图素数据转换进冲压数组D中；并输出冲压数组D的数据至自动适配模具模块和自动寻边模块；自动寻边模块: 自动寻边模块接收前处理及模具库管理模块传递来的板材形状,如果板材形状是标准矩形,按传统板材处理；如果板材形状是不规则的形状即异形板材, 采用自动寻边处理,并输出处理结果至NC程序创建模块；自动适配模具模块：自动适配模具模块包括传统适配模具模块和长圆孔适配模具模块，并对所有图形数据按照传统适配模具法或长圆孔适配模具法适配模具，并把适配模具后的模具图形回写到CAD部分连接板图形库中；自动适配模具模块从前处理及模具库管理模块获取冲压数组D：长圆孔适配模具模块从前处理及模具库管理模块获取长圆孔数据，由于连接板的长圆孔具有水平放置或垂直放置的特征,适配模具也相应的用水平放置的长圆模具或垂直放置的长圆模具进行适配； 传统适配模具模块从前处理及模具库管理模块输出的冲压数组D获取数据；先取一组圆的数据,判断冲压数组D中圆的直径与模具数组中的模具直径是否相等：若相等把该模具号的模具图形回写到图形数据库中的CAM层上继续取冲压数组D中的下一组数据；若不等，取下一个模具再进行判断；若所有模具都不能适配该圆,则输出“该圆无合适的模具,并显示圆心坐标数值和直径”；再取冲压数组D中的下一个圆进行以上操作,直到冲压数组D中的数据都适配完成为止；并输出自动适配模具的结果至优化模块；优化模块：优化模块读取自动适配模具模块输出到连接板图形库的CAM层的所有模具图形，并把模具信息，模具图形的坐标值，模具适配类型等参数放入由前处理及模具库管理模块定义的优化数组D中进行优化排序；输出排序结果至NC程序创建模块；NC程序创建模块：NC程序创建模块根据优化模块输出的排序结果，把数组的数据按顺序转换成输出的语句格式显示在输出窗体中并把输出的语句格式写入进NC程序文件中，输出NC程序至车架连接板设备的数控系统中进行冲压加工。...

【技术特征摘要】
1.一种冲压车架连接板设备的CAM系统，其特征是它包括：前处理及模具库管理模块：前处理及模具库管理模块定义公共变量和冲压数组D、优化数组D、模具库数组M、CAM层；建立与CAD系统连接；读取外部模具库文件的数据，对每个模具以块的形式建立模具块图形并把每个模具的数据放入模具库数组M；读取CAD连接板图形库的图形,获取CAD图形的层、颜色、线形、板材的形状和图形数据,如果图形不是长圆孔,本步暂不作处理；若是长圆孔图形，对CAD图形中长圆孔两弧和两直线围成的长圆图形形成面域，面域的层与圆弧同层，颜色与圆弧同色，面域的形状回写到CAD部分连接板图形库中；读取对长圆孔进行处理后的CAD部分连接板图形库的所有图素从中筛选出需要适配模具和自动寻边所需要的图素数据转换进冲压数组D中；并输出冲压数组D的数据至自动适配模具模块和自动寻边模块；自动寻边模块:自动寻边模块接收前处理及模具库管理模块传递来的板材形状,如果板材形状是标准矩形,按传统板材处理；如果板材形状是不规则的形状即异形板材,采用自动寻边处理,并输出处理结果至NC程序创建模块；自动适配模具模块：自动适配模具模块包括传统适配模具模块和长圆孔适配模具模块，并对所有图形数据按照传统适配模具法或长圆孔适配模具法适配模具，并把适配模具后的模具图形回写到CAD部分连接板图形库中；自动适配模具模块从前处理及模具库管理模块获取冲压数组D：长圆孔适配模具模块从前处理及模具库管理模块获取长圆孔数据，由于连接板的长圆孔具有水平放置或垂直放置的特征,适配模具也相应的用水平放置的长圆模具或垂直放置的长圆模具进行适配；传统适配模具模块从前处理及模具库管理模块输出的冲压数组D获取数据；先取一组圆的数据,判断冲压数组D中圆的直径与模具数组中的模具直径是否相等：若相等把该模具号的模具图形回写到图形数据库中的CAM层上继续取冲压数组D中的下一组数据；若不等，取下一个模具再进行判断；若所有模具都不能适配该圆,则输出“该圆无合适的模具,并显示圆心坐标数值和直径”；再取冲压数组D中的下一个圆进行以上操作,直到冲压数组D中的数据都适配完成为止；并输出自动适配模具的结果至优化模块；优化模块：优化模块读取自动适配模具模块输出到连接板图形库的CAM层的所有模具图形，并把模具信息，模具图形的坐标值，模具适配类型等参数放入由前处理及模具库管理模块定义的优化数组D中进行优化排序；输出排序结果至NC程序创建模块；NC程序创建模块：NC程序创建模块根据优化模块输出的排序结果，把数组的数据按顺序转换成输出的语句格式显示在输出窗体中并把输出的语句格式写入进NC程序文件中，输出NC程序至车架连接板设备的数控系统中进行冲压加工。2.根据权利要求1所述的冲压车架连接板设备的CAM系统，其特征是自动寻边处理是指自动寻边模块从前处理及模具库管理模块中获取CAD连接板图形库中选取x=0的所有垂直线即90度或270度线,如果有多条x=0的垂直线,取Y值最大的那条作为零件的左边线，取其长度；如果左边线的长度等于板宽，按传统板材处理；如果左边线的长度<100，板材向下移动15mm；如果左边线的长度>=100且小于板宽,板材移动到左边线的中间。3.根据权利要求1所述的冲压车架连接板设备的CAM系统，其特征是所述长圆孔适配模具法的算法如下:设长圆孔总长为L80和角度A,水平放置取X方向,垂直放置取Y方向；获取长圆模具的长度为L30,水平放置取X方向,垂直放置取Y方向,求两长度的差值L67=L80-L30,模具直线部分长度L17,求L67除以L17的收尾数DS(即模具的冲压次数)；如果长圆孔的角度A是水平放置用水平放置的长圆模具适配若DS=1则在长圆孔的中间单冲若DS=2则第一刀X1=在长圆孔的中心点X-L80/2+刀长的一半Y1=在长圆孔的中心点Y第二刀X2=在长圆孔的中心点X+L80/2-刀长的一半Y2=在长圆孔的中心点Y若DS=3则第一刀X1=在长圆孔的中心点X-L80/2+刀长的一半Y1=在长圆孔的中心点Y第二刀X2=在长圆孔的中心点X+L80/2-刀长的一半Y2=在长圆孔的中心点Y第三刀在长圆孔的中心冲若DS>3则第一刀X1=在长圆孔的中心点X-L80/2+刀长的一半Y1=在长圆孔的中心点Y最后一刀Xmax=在长圆孔的中心点X+L80/2-刀长的一半Ymax=在长圆孔的中心点Y中间各刀用循环实现:剩余刀数=DS-2剩余长度=L80-2xL30步长=剩余长度/剩余刀数当剩余刀数>=1时冲点的Xi=第一个刀具冲点的X1+步长Yi=在长圆孔的中心点Y冲点适配刀具剩余刀数=剩余刀数-1无条件转移到上面的循环判断直到剩余刀数＜1为止；如果长圆孔的角度A是垂直放置的用垂直放置的长圆模具适配若DS=1则在长圆孔的中间单冲若DS=2则第一刀Y1=在长圆孔的中心点Y-L80/2+刀长的一半X1=在长圆孔的中心点X第二刀Y2=在长圆孔的中心点Y+L80/2-刀长的一半X2=在长圆孔的中心点X若DS=3则第一刀Y1=在长圆孔的中心点Y-L80/2+刀长的一半X1=在长圆孔的中心点X第二刀Y2=在长圆孔的中心点Y+L80/2-刀长的一半X2=在长圆孔的中心点X第三刀在长圆孔的中心冲若DS>3则第一刀Y1=在长圆孔的中心点Y-L80/2+刀长的一半X1=在长圆孔的中心点X最后一刀Ymax=在长圆孔的中心点Y+L80/2-刀长的一半Xmax=在长圆孔的中心点X中间各刀用循环实现:剩余刀数=DS-2剩余长度=L80-2*L30步长=剩余长度/剩余刀数当剩余刀数>=1时冲点的Yi=第一个刀具冲点的Y+步长Xi=在长圆孔的中心点X冲点适配刀具剩余刀数=剩余刀数-1无条件转移到上面的循环判断直到剩余刀数＜1为止最后把适配的模具图形回写到CAD部分连接板图形库中。4.一种冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩学军，李志申，崔瑞奇，
申请(专利权)人：济南铸造锻压机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37