专利名称：腹面冲孔生产线双冲的加工系统及方法
技术领域：
本发明涉及数控冲孔生产线的机械设计、控制系统和计算机辅助制造技术领域，尤其涉及汽车U形梁冲孔的加工方法。
背景技术：
汽车纵梁是车架的重要组成部分，纵梁80%以上的孔分布在纵梁的腹面，由此纵梁冲孔加工的效率取决于腹面的冲孔速度，为了提高腹面的冲孔速度，在腹面加工中多采用双主机(或三主机)的组合形式实现双主机同时冲孔，本发明以双主机腹面冲孔生产线为研究目标。目前在汽车U形梁腹面冲孔生产线中其冲孔方式存在如下缺点
I、冲孔速度慢，由于每个数控生产线的主机只有单冲(一次只能冲一个孔)这种冲孔方式，两个主机同时冲也只能冲两个孔，单冲的方式决定了速度慢，效率低。2、冲孔精度差，因为组孔由两个主机冲或由一个主机两次冲孔完成，在U形梁的送进过程中，有许多因素都能影响冲孔精度，这些因素包括丝杠的重复定位精度、夹钳交换时梁的抖动、不同工位相同尺寸的模具的安装误差、机床的垂直度误差、反向间隙误差等
坐寸ο随着汽车行业自主研发与技术创新的多品种高品质重型车的标准化和系列化，对车架的冲孔精度和效率的要求越来越高，现有的冲孔方法已经不能满足目前汽车行业对冲孔精度和效率的要求，为了提高冲孔精度和加工速度，提出了双冲的加工方法，实现U形梁的高速高精度加工。(I)现有技术加工时间分析一根U形梁双主机腹面冲孔加工的冲孔方式有三种即小主机单冲、大主机单冲、小主机同时冲；其加工时间Tz为
权利要求
1.一种腹面冲孔生产线双冲的加工系统，其特征是它包括如下模块 数据定义模块数据定义模块定义模具库数组、冲压数组、优化数组、CAM层、模拟层以及公共变量，并把数组和公共变量传递给CAD图形读取模块、双冲图形处理模块、自动适配模具模块、优化模块、模拟仿真模块、NC程序创建模块，每个模块调用这里定义的数组和公共变量； 参数设置模块参数设置模块读取设置窗体的参数，存放到数据定义模块定义的公共变量中，这些参数有程序号、梁长度、腹面宽度、厚度、X行程、Y行程并把这部分公共变量传递给自动适配模具模块、优化模块、模拟仿真模块、NC程序创建模块等各个功能模块； 模具库操作模块模具库操作模块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，输出模具库数组至自动适配模具模块、优化模块、模拟仿真模块和NC程序创建模块，输出模具块图形至模具库图形调用模块、模具库回写模块和模拟仿真模块；模具库操作模块包括虚拟模具库的操作模块和实有模具库操作模块；虚拟模具库的操作模块定义虚拟模具号，用于双冲；实有模具库操作模块定义实有模具号，用于单冲； CAD图形读取模块CAD图形读取模块读取U形梁图形库的所有图素，从中筛选出图素名称等于圆的实体，获取其中两个属性圆心和直径，并把圆心的坐标值X、圆心的坐标值Y和直径值D转换进数据定义模块定义的冲压数组中，并输出冲压数组的数据至双冲图形处理模块和自动适配模具模块； 双冲图形处理模块双冲图形处理模块对CAD图形读取模块输出冲压数组中圆直径相等且两圆间距为规定长度的圆作特定标记位并输出冲压数组的数据至自动适配模具模块，字符标记回写到U形梁图形库中； 自动适配模具模块自动适配模具模块从CAD图形读取模块和双冲图形处理模块输出的冲压数组中检测特定标记位，如该位是双冲根据圆直径、圆中心的X坐标值和Y坐标值、U形梁的梁参数、模具库的模具信息自动适配虚拟模具号，如该位是单冲自动适配实有模具号，如该位为不冲不匹配模具；把匹配模具的模具块的图形以块的形式回写到U形梁图形库由数据定义模块定义的CAM层中，供优化模块读取； 优化模块优化模块读取自动适配模具模块回写的图形数据库的CAM层的所有块的插入点的坐标值、模具号、插入点的坐标值加该模具的模具偏置放入由数据定义模块定义的优化数组,优化数组分成主从两个队列,大主机冲孔数据为主队列，小主机冲孔数据为从队列，各队列按X+模具偏置由小到大排序并输出排序完成的优化数组数据至NC程序创建模块和模拟仿真模块； 模拟仿真模块模拟仿真模块对优化模块输出的优化数组中的数据和进行冲点和冲孔路径显示并输出到图形数据库由数据定义模块定义的模拟层上； 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主从两个有序队列的数据、分别从两个队列的头部取数据，从主队列的头部取一组数据把X+该模具的偏置赋给变量Pzl，再从从队列中取一组数据把X+该模具的偏置赋给变量Pz2，比较这两组数据中坐标值X+该模具的偏置的条件，X3xc为小主机沿X方向水平移动，移动距离为500mm ； 若满足双冲条件Pz2-Pzl >= O且Pz2 - Pzl〈= X3xc双冲； Pzl> Pz2 小主机单冲；Pzl <= Pz2 大主机单冲； 形成三种基本冲孔方式语句小主机单冲、大主机单冲、两主机同时冲；主从两个队列的数组都判断完毕，输出形成NC程序；加工运行中，遇到虚拟模具号双冲，即两个实有模具同时下压冲孔，遇到实体模具号单冲。
2.根据权利要求I所述的一种腹面冲孔生产线双冲的加工方法，其特征是所述双冲图形处理模块还包括 双冲条件定义模块双冲条件定义模块对CAD图形读取模块输出冲压数组中圆直径相等且两圆间距为规定长度的圆作为双冲条件定义； 排序模块对冲压数组按X值由小到大排序； 查找模块对已排序的冲压数组查找符合双冲条件定义模块定义的两孔； 双冲标记和回写模块找到双冲孔时冲压数组的标记位第一圆作双冲标记，另一圆作不冲标记，把字符“SD”回写到U形梁图形库中不冲圆的中心位置；不是双重孔时冲压数组的标记位作单冲标记。
3.根据权利要求I所述的一种腹面冲孔生产线双冲的加工方法，其特征是所述虚拟模具库的操作模块定义虚拟模具号是指 小主机定义四个虚拟模具，用于实现上排两个0D1模具和下排两个0D1模具、上排两个0D2模具和下排两个0D2模具同时冲孔；大主机定义四个虚拟模具，用于实现上排两个0D1模具和下排两个0D1模具、上排两个0D2模具和下排两个0D2模具同时冲孔；8个虚拟模具号的X向的模具偏置取第二个实有模具的偏置，直径取0D1或0D2 ;并输出模具库数组至自动适配模具模块、优化模块、模拟仿真模块和NC程序创建模块。
4.根据权利要求I所述的一种腹面冲孔生产线双冲的加工方法，其特征是所述自动适配模具模块包括 实有和虚拟模具选择模块实有和虚拟模具选择模块从CAD图形读取模块和双冲图形处理模块输出的冲压数组中获取数据后，判断特定标记位，如该位是双冲自动适配虚拟模具号，如该位是单冲自动适配实有模具号，如该位为不冲不匹配模具； 双冲自动适配模具模块双冲自动适配模具模块从实有和虚拟模具选择模块输出的冲压数组的标记位获取的值等于双冲时，冲压数组中圆的直径与模具直径相等并且圆作双冲标记选虚拟模具号放入标记位并输出冲压数组给主机选择模块； 单冲自动适配模具单冲自动适配模具从实有和虚拟模具选择模块输出的冲压数组的标记位获取的值等于单冲时，选实有模具号放入标记位并输出冲压数组给主机选择模块；标记模块标记模块从实有和虚拟模具选择模块输出的冲压数组的标记位获取的值等于不冲时不适配模具清空标记位并输出结果给主机选择模块； 主机选择模块主机选择模块从双冲自动适配模具模块、单冲自动适配模具和标记模块输出的冲孔数组中获取圆心的X坐标、Y坐标与参数设置模块传递的公共变量梁长度、腹面宽度、厚度的关系判断选那个主机，并把主机号放入冲孔数组的主机号位并输出冲孔数组给上下排模具选择模块； 上下排模具选择模块上下排模具选择模块从主机选择模块输出冲孔数组中确定了主机号，根据冲孔数组的圆心Y值与腹面宽度的关系决定选上下排模具的哪一排的哪个模具，把模具号放入冲孔数组的模具位并输出冲孔数组给模具块图形调用模块；模具块图形调用模块模具块图形调用模块从上下排模具选择模块输出的冲孔数组的模具位取得模具号，根据该模具号从模具库模块输出的模具块图形中获取其形状并输出模具块图形给模具块回写模块； 模具块回写模块模具块回写模块从模具块图形调用模块输出的模具块图形以块的方式把模具形状回写到U形梁图形库中CAM层上，块的插入点为该孔的中心并用红色显示；块名为模具号，供优化模块读取。
5.一种腹面冲孔生产线双冲的加工方法，其特征是它包括如下步骤 数据定义步骤数据定义步骤定义模具库数组、冲压数组、优化数组、CAM层、模拟层以及公共变量，并把数组和公共变量传递给CAD图形读取步骤、双冲图形处理步骤、自动适配模具步骤、优化步骤、模拟仿真步骤、NC程序创建步骤，每个步骤调用这里定义的数组和公共变量； 参数设置步骤参数设置步骤读取设置窗体的参数，存放到数据定义步骤定义的公共变量中，这些参数有程序号、梁长度、腹面宽度、厚度、X行程、Y行程并把这部分公共变量传递给自动适配模具步骤、优化步骤、模拟仿真步骤、NC程序创建步骤各个功能步骤； 模具库操作步骤模具库操作步骤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，输出模具库数组至自动适配模具步骤、优化步骤、模拟仿真步骤和NC程序创建步骤，输出模具块图形至模具库图形调用步骤、模具库回写步骤和模拟仿真步骤；模具库操作步骤包括虚拟模具库的操作步骤和实有模具库操作步骤；虚拟模具库的操作步骤定义虚拟模具号，用于双冲；实有模具库操作步骤定义实有模具号，用于单冲； CAD图形读取步骤CAD图形读取步骤读取U形梁图形库的所有图素，从中筛选出图素名称等于圆的实体，获取其中两个属性圆心和直径，并把圆心的坐标值X、圆心的坐标值Y和直径值D转换进数据定义步骤定义的冲压数组中，并输出冲压数组的数据至双冲图形处理步骤和自动适配模具步骤； 双冲图形处理步骤双冲图形处理步骤对CAD图形读取步骤输出冲压数组中圆直径相等且两圆间距为规定长度的圆作特定标记位并输出冲压数组的数据至自动适配模具步骤，字符标记回写到U形梁图形库中； 自动适配模具步骤自动适配模具步骤从CAD图形读取步骤和双冲图形处理步骤输出的冲压数组中检测特定标记位，如该位是双冲根据圆直径、圆中心的X坐标值和Y坐标值、U形梁的梁参数、模具库的模具信息自动适配虚拟模具号，如该位是单冲自动适配实有模具号，如该位为不冲不匹配模具；把匹配模具的模具块的图形以块的形式回写到U形梁图形库由数据定义步骤定义的CAM层中，供优化步骤读取； 优化步骤优化步骤读取自动适配模具步骤回写的图形数据库的CAM层的所有块的插入点的坐标值、模具号、插入点的坐标值加该模具的模具偏置放入由数据定义步骤定义的优化数组,优化数组分成主从两个队列,大主机冲孔数据为主队列，小主机冲孔数据为从队列，各队列按X+模具偏置由小到大排序并输出排序完成的优化数组数据至NC程序创建步骤和模拟仿真步骤； 模拟仿真步骤模拟仿真步骤对优化步骤输出的优化数组中的数据和进行冲点和冲孔路径显示并输出到图形数据库由数据定义步骤定义的模拟层上；NC程序创建步骤NC程序创建步骤根据优化步骤输出的排序主从两个有序队列的数据、分别从两个队列的头部取数据，从主队列的头部取一组数据把X+该模具的偏置赋给变量Pzl，再从从队列中取一组数据把X+该模具的偏置赋给变量Pz2，比较这两组数据中坐标值X+该模具的偏置的条件，X3xc为小主机沿X方向水平移动，移动距离为500mm ； 若满足双冲条件Pz2-Pzl >= O且Pz2 - Pzl〈= X3xc双冲； Pzl> Pz2 小主机单冲； Pzl <= Pz2 大主机单冲； 形成三种基本冲孔方式语句小主机单冲、大主机单冲、两主机同时冲；主从两个队列的数组都判断完毕，输出形成NC程序；加工运行中，遇到虚拟模具号双冲，即两个实有模具同时下压冲孔，遇到实体模具号单冲。
6.根据权利要求5所述的一种腹面冲孔生产线双冲的加工方法，其特征是所述双冲图形处理步骤还包括 双冲条件定义步骤双冲条件定义步骤对CAD图形读取步骤输出冲压数组中圆直径相等且两圆间距为规定长度的圆作为双冲条件定义； 排序步骤对冲压数组按X值由小到大排序； 查找步骤对已排序的冲压数组查找符合双冲条件定义步骤定义的两孔； 双冲标记和回写步骤找到双冲孔时冲压数组的标记位第一圆作双冲标记，另一圆作不冲标记，把字符“SD”回写到U形梁图形库中不冲圆的中心位置；不是双重孔时冲压数组的标记位作单冲标记。
7.根据权利要求5所述的一种腹面冲孔生产线双冲的加工方法，其特征是所述虚拟模具库的操作步骤定义虚拟模具号是指 小主机定义四个虚拟模具，用于实现上排两个0D1模具和下排两个0D1模具、上排两个0D2模具和下排两个0D2模具同时冲孔；大主机定义四个虚拟模具，用于实现上排两个0D1模具和下排两个0D1模具、上排两个0D2模具和下排两个0D2模具同时冲孔；8个虚拟模具号的X向的模具偏置取第二个实有模具的偏置，直径取0D1或0D2 ;并输出模具库数组至自动适配模具步骤、优化步骤、模拟仿真步骤和NC程序创建步骤。
8.根据权利要求5所述的一种腹面冲孔生产线双冲的加工方法，其特征是所述自动适配模具步骤包括 实有和虚拟模具选择步骤实有和虚拟模具选择步骤从CAD图形读取步骤和双冲图形处理步骤输出的冲压数组中获取数据后，判断特定标记位，如该位是双冲自动适配虚拟模具号，如该位是单冲自动适配实有模具号，如该位为不冲不匹配模具； 双冲自动适配模具步骤双冲自动适配模具步骤从实有和虚拟模具选择步骤输出的冲压数组的标记位获取的值等于双冲时，冲压数组中圆的直径与模具直径相等并且圆作双冲标记选虚拟模具号放入标记位并输出冲压数组给主机选择步骤； 单冲自动适配模具单冲自动适配模具从实有和虚拟模具选择步骤输出的冲压数组的标记位获取的值等于单冲时，选实有模具号放入标记位并输出冲压数组给主机选择步骤；标记步骤标记步骤从实有和虚拟模具选择步骤输出的冲压数组的标记位获取的值等于不冲时不适配模具清空标记位并输出结果给主机选择步骤； 主机选择步骤主机选择步骤从双冲自动适配模具步骤、单冲自动适配模具和标记步骤输出的冲孔数组中获取圆心的X坐标、Y坐标与参数设置步骤传递的公共变量梁长度、腹面宽度、厚度的关系判断选那个主机，并把主机号放入冲孔数组的主机号位并输出冲孔数组给上下排模具选择步骤； 上下排模具选择步骤上下排模具选择步骤从主机选择步骤输出冲孔数组中确定了主机号，根据冲孔数组的圆心Y值与腹面宽度的关系决定选上下排模具的哪一排的哪个模具，把模具号放入冲孔数组的模具位并输出冲孔数组给模具块图形调用步骤； 模具块图形调用步骤模具块图形调用步骤从上下排模具选择步骤输出的冲孔数组的模具位取得模具号，根据该模具号从模具库步骤输出的模具块图形中获取其形状并输出模具块图形给模具块回写步骤； 模具块回写步骤模具块回写步骤从模具块图形调用步骤输出的模具块图形以块的 方式把模具形状回写到U形梁图形库中CAM层上，块的插入点为该孔的中心并用红色显示；块名为模具号，供优化步骤读取。
全文摘要
一种腹面冲孔生产线双冲的加工系统及方法，其特征是它包括如下模块数据定义模块；参数设置模块；模具库操作模块；CAD图形读取模块；双冲图形处理模块双冲图形处理模块对CAD图形读取模块输出冲压数组中圆直径相等且两圆间距为规定长度的圆作特定标记位并输出冲压数组的数据至自动适配模具模块，字符标记回写到U型梁图形库中；自动适配模具模块；优化模块；模拟仿真模块；NC程序创建模块根据优化模块输出的排序主从两个有序队列的数据、分别从两个队列的头部取数据，形成三种基本冲孔方式语句小主机单冲、大主机单冲、两主机同时冲；主从两个队列的数组都判断完毕，输出形成NC程序。
文档编号G05B19/4097GK102830656SQ201210306259
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者韩学军, 赵加蓉, 李永刚, 刘林林, 刘立涛 申请人:济南铸造锻压机械研究所有限公司