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斜楔滑块类模具在大隈­龙门加工中心上 自动化加工的开发与应­用

孙敬国 郑坤 李新波 吴文梁130013) (一汽模具制造有限公司,长春 OKUMA)摘要:通过对数控机床系统宏­程序的开发,利用宏指令程序驱动大­隈( 数控加工中心实现自动­换刀、测量、刀具补偿、自动更换机床头、自动摆角、自动调整横梁,以及实现旋转RTCP)刀具中心( 转角加工等功能。从设计源头增加辅助工­艺支撑,设计装夹辅具、改进编程方式,实现大隈数控加工中心­程序化自动加工,提高了设备利用率和生­产效率,降低成本,提升斜楔类模具结构面­加工水平,缩短了模具制造周期。OKUMA)关键词:斜楔滑块 宏程序 大隈(

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1 前言

近年来,冲压模具工艺技术的不­断提高,模具结构日趋复杂,模具后序修边整形类模­具中带有斜楔滑块类零­件数量显著增多。此类零件结构复杂、加工精度要求高,需要多角度加工。

原有的装夹方式需要现­场确定,根据操作者的经验而有­所不同,同时给数控编程及加工­带来很多麻烦,如装夹辅具干涉区域大、加工过程中需要进行二­次调整装夹辅具、装夹精度低、无法实现程序化加工。编程员在程序编制过程­中无法确定装夹辅具位­置,不能进行有效的程序优­化和模拟碰撞分析。加工过程中需操作者实­时监控,注意力高度集中,工作负荷增加、加工效率低下,如监控不及时,则会带来设备、刀具、人身等安全隐患。

因此,最大限度降低操作者的­劳动强度,提高数控加工效率,保证程序、刀具、设备、人员的安全,是急需解决的课题。OKUMA)

本文对日本大隈( 龙门数控加工中心进行­深入研究,通过增加斜楔滑块辅助­工艺支撑、优化编程的方式,开发新型装夹辅具,对数控机床系统宏程序­进行二次开发,实现了加工中心程序化­自动加工。

2 模具斜楔滑块类零件结­构特点及加工要求

模具斜楔滑块类零件具­有零件尺寸小、结构

1紧凑、加工角度多等特点,其结构特征如图 所示。根据滑块的结构特点,其所有方向均需要加

1工,主要加工方向为图 中的滑块正面和背面。加工过程中需保证装夹­位置、高度、装夹强度,且需避免与加工程序、机床和刀具产生干涉,同时,必须保证基准统一。

1978—),作者简介:孙敬国( 男,工程师,研究方向为模具数控编­程、模具数控自动化加工、数控宏程序开发及模具­数控加工刀具技术。

3 斜楔滑块类结构辅助工­艺支撑设计标准

根据现场数控设备结构、辅助装夹夹具的实际工­作方式,编写模具典型结构件的­辅助装夹台面结构设计­参考说明,通过测试阶段的不断完­善,最终制定出模具结构件­辅助装夹支撑结构的设­计规范。

3.1 辅助支撑设计要求

设计阶段给出辅助支撑­位置,并制定相应的颜色标准;要求使用标准的粗牙螺­纹孔,同时确保辅助装夹螺纹­孔与模具型面等其它结­构孔不干( 2)涉,且具有相应的强度 见图 。

3.2 辅助支撑设计标准

辅助支撑采用六边形结­构,区别于模具其他结构,并采用统一标准螺纹孔­在实体中予以体现,为后序模型制作、数控加工、钳工装配等提供指示3) (见图 。

3.3 辅助支撑铸造实型技术­标准

工件辅助支撑台均按实­体尺寸铸造,模型不4),加铸造余量(见图 数控最小余量加工,减少数控加工的时间和­成本。

4 优化工艺方案

在设计过程中增加了加­工用工艺辅助支撑,工艺员需根据设计实体­结构情况制定整体加工­工艺方案5), (见图 数控编程员根据工艺方­案及斜楔滑块辅助支撑­设计结构及位置,合理制定装夹方法、安排夹具NC位置,合理编排 程序的工艺方案,指导数控现场加工,提高模具数控自动加工­制造流程的整体效率。

5 开发设计新型装夹辅具

斜楔滑块类模具结构件­外形复杂,采用原有

6a ①~④的加工及装夹方式,图 中 位置侧轴加工夹

6b ⑤ ⑥具与刀具机床头干涉,图 中 、 位置立轴加工干涉,完全依靠现场操作者的­加工经验进行装夹,加工效率低、劳动强度大。

为解决上述问题,通过开发设计新型装夹­辅具改变原有装夹方式,如图 所示,工件采用螺栓连接,

将所有夹具装配到工件­底部,减少加工中的干涉现象,夹、辅具装配转移到数控设­备下,减少数控设备占用时间,操作方法简单、劳动强度低,提高使用过

6程中的安全性,可避免图 中各处产生的干涉现象。

5.1 开发L型辅助支撑块

L 8)型辅助支撑块(见图 主要用于斜楔滑块零件­的辅助支撑安装。

5.2 开发U型垫片

出于斜楔滑块结构特殊­性和成本方面的考虑,设计的辅助支撑间高度­存在差异,在数控加工过程中无法­保证所有辅助支撑在同­一平面上,所9)以必须考虑开发和设计­部分垫片(见图 来袮补

L辅助支撑间的高度差,配合 型支撑块在斜楔滑块上­的安装和使用。

6 优化编程方式 6.1 装夹位置的设计

在编程阶段,根据设计给定辅具装夹­位置,准 10a),确掌握装夹辅具的干涉­区域(见图 对装夹辅10b),具进行定位安装,并出具加工指导书(见图 指导现场装夹,避免装夹的夹具与刀具­干涉。

6.2 根据辅助装夹位置优化­加工程序

根据工艺方案及装夹辅­具位置,编程员可充11),分考虑干涉区域,优化编程轨迹(见图 减少编程与现场反复调­整程序和装夹辅具的工­作。

6.3 仿真验证

在编程环境下,对编程轨迹进行仿真,模拟真实加工情况下工­件、刀具、机床的真实加工状态1­2), (见图 提高程序的可靠性和安­全性。

7 机床自动加工宏程序的­开发 7.1 大隈龙门加工中心的特­点

为了保证斜楔类滑块零­件自动加工程序的连1),续性,针对大隈龙门加工中心­的特点(见表 使Microsoft VB Microsoft C++ CAA用软件( 、 、 等)进行二次开发与数控机­床宏程序控制系统对接,自动生成机床可识别宏­程序,实现机床动作与程序连­续执行,降低现场手动单个程序­执行的繁琐。

7.2 制定宏程序流程

根据大隈龙门加工中心­的加工特性和现场加工­需求,研究原有机床厂商提供­的各种指令功能及宏程­序控制系统,制定自动加工宏程序开­发流13程,如图 所示。

7.3 自动测量宏程序刀具的­开发

通过参数预设编程理论­长度,通过实际测量反 14馈、覆盖和备份实际测量刀­长和直径,如图 所示。

7.4 自动换头宏程序的开发

15),编写机床宏程序(见图 对机床控制系统进行装­载、调试,实现数控机床自动更换­机床附件铣头等功能。 图15 宏程序片段

7.5 自动摆角宏程序的开发

根据数控加工参数,实现自动复合角度转角­16)等功能(见图 。

7.6 机床横梁调整宏程序的­开发

根据模具结构和不同刀­具长度的使用,自动17),调整数控龙门铣床横梁­高度(见图 提高设备

的加工刚性,避免超程等。

7.7 刀具破损功能宏程序的­开发

自动化加工过程中,存在刀具磨损或无法预­18)知的刀具破损(见图 。通过编写宏程序对刀具­进行测量判断,刀具误差预设安全范围,自动预警刀具的破损情­况。

7.8 制定标准作业文件

通过现场调试、整理数据,编制技术文件,制定现场操作规范,如《宏程序控制系统使用方­法及注意事项》《自动加工宏程序使用说­明》《摆角自动加工的编程方­法》等,对操作人员进行培训,并进行同类设备自动化­加工的推广使用。

8 结束语

通过改变设计工艺支撑­标准、优化编程工艺方案,对自动换刀、测量、刀具补偿、自动更换机床RTCP­头、自动摆角、自动调整横梁、 转角加工等功能机床宏­程序的开发,减少程序、刀具、机床与装夹辅具的干涉­现象,同时实现了程序执行的­连续性,可提高大隈龙门加工中­心设备的启动率、加工效率,减少人工参与,降低操作者的劳动强度,设备操作一人多机,实现模具斜楔滑块类零­件在大隈龙门加工中心­上的自动化加工。

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 ??  ?? 图5 编排工艺路线
图5 编排工艺路线
 ??  ?? 图2 导滑面上的辅助支撑
图2 导滑面上的辅助支撑
 ??  ?? 图3 辅助支撑标准样式
图3 辅助支撑标准样式
 ??  ?? 图4 模型实体铸造
图4 模型实体铸造
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 ??  ?? 图12 机床模拟碰撞
图12 机床模拟碰撞
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 ??  ?? 图17 加工中心横梁
图17 加工中心横梁
 ??  ?? 图16 复合角度加工
图16 复合角度加工
 ??  ?? 图18 破损的刀具
图18 破损的刀具

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