優(yōu)化坡口切割，設(shè)計(jì)至關(guān)重要

文／Paul Ikeda·SigmaNEST

坡口切割是一種邊緣切割，通常用于為焊接準(zhǔn)備鋼板部件。此外，在對(duì)板材、管材、復(fù)合材料等進(jìn)行坡口切割時(shí)，熱切割、砂輪切割和機(jī)械加工都會(huì)帶來一系列不同的考慮。無論零件有多簡(jiǎn)單或多復(fù)雜，這一工藝都需要對(duì)機(jī)器和材料有全面了解。

CAMBRIO 通過Cimatron、GibbsCAM 和SigmaNEST 三 個(gè) 強(qiáng)大的品牌，成為鈑金制作、工具制造和生產(chǎn)加工行業(yè)領(lǐng)先的CAD/CAM 創(chuàng)新者。龐大的產(chǎn)品組合提供了一套多樣化的智能端到端設(shè)計(jì)和機(jī)床加工軟件解決方案，幫助客戶拓展?jié)摿?，推?dòng)制造業(yè)的未來。憑借三十多年強(qiáng)大的制造經(jīng)驗(yàn)，跨設(shè)備的方式和廣泛的集成能力，我們以客戶為中心，擁有一支由專業(yè)顧問和經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品專家組成的全球團(tuán)隊(duì)，為主要行業(yè)領(lǐng)域的客戶提供獨(dú)特的能力，具體包括以下六點(diǎn)。

⑴ SigmaNEST 中 零 件 的2D 視圖，結(jié)合坡口切割特征和特定幾何圖形，如圖1 所示。

圖1 結(jié)合坡口切割特征和特定幾何圖形

⑵3D 機(jī)床數(shù)控模擬，切割和機(jī)床定位的可視化如圖2所示。

圖2 3D 機(jī)床數(shù)控模擬

⑶程序員可以使用修改方向等手動(dòng)功能對(duì)機(jī)器轉(zhuǎn)子和傾斜角度進(jìn)行微調(diào)，如圖3 所示。

圖3 對(duì)機(jī)器轉(zhuǎn)子和傾斜角度進(jìn)行微調(diào)

⑷坡口零件套料2D 模擬NC 路徑，如圖4 所示。

圖4 坡口零件套料2D 模擬NC 路徑

⑸3D 模擬坡口套料切割，用戶可以檢查零件間干涉或板材間隙，如圖5所示。

圖5 用戶可以檢查零件間干涉或板材間隙

⑹坡口切割是一個(gè)省時(shí)的工藝，需要精細(xì)的編程和智能CAD/CAM 軟件，如圖6 所以。

圖6 精細(xì)的編程和智能CAD/CAM 軟件

如果工作從一開始就沒有經(jīng)過深思熟慮，即使是最成熟的套料軟件，也不能完全消除坡口切割的質(zhì)量問題。長期以來，鈑金加工一直依靠數(shù)控機(jī)床和套料軟件來微調(diào)和自動(dòng)化坡口加工。即便如此，坡口的幾何形狀和套料長期以來都是一個(gè)不斷試錯(cuò)的過程。盡管有時(shí)間上的浪費(fèi)和高廢品率，零件仍然可能需要手工清理。這里有三種方法可以盡量減少時(shí)間和材料的浪費(fèi)。

首先，了解您的機(jī)器

大多數(shù)陷阱可以在設(shè)計(jì)階段避免，所以第一步是對(duì)項(xiàng)目的可行性有一個(gè)很好的把握。一個(gè)常見的錯(cuò)誤是假設(shè)你的機(jī)器可以切割所有可能的坡口。

事實(shí)并非如此，僅僅因?yàn)槟承〇|西是可以3D 建模的，并不意味著你的車間就可以制造它。繪圖員可以對(duì)幾乎任何形狀進(jìn)行建模，但這并不保證程序員或操作員可以切割它。為了避免這棘手的情況，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)該考慮三件事。

⑴復(fù)雜的坡口轉(zhuǎn)角。機(jī)器能否達(dá)到斜面切割的所有表面而不使零件過早地從板材上分離？另外，如果機(jī)器不得不在同一區(qū)域花費(fèi)太多時(shí)間，就會(huì)出現(xiàn)熱變形問題。

⑵可變坡口。你的機(jī)器能否在切割時(shí)改變其傾斜度和轉(zhuǎn)子？如果不能，某些斜面可能會(huì)大大降低切割速度，造成生產(chǎn)瓶頸。

⑶最大傾斜角度。坡口或帶坡口的轉(zhuǎn)角的最大組合角度是多少？超過最大角度，機(jī)器可能會(huì)出錯(cuò)或需要機(jī)械復(fù)位操作才能繼續(xù)，導(dǎo)致延誤和報(bào)廢的零件。切割過程的三維模擬使工程師能夠在設(shè)計(jì)期間以數(shù)字方式評(píng)估坡口的可行性。

第二，最大限度地利用你的資源

最大限度地提高產(chǎn)量，從而提高利潤率，就是要在五個(gè)方面提高性能：機(jī)器、材料、人力、運(yùn)行和管理?？芍圃煨栽O(shè)計(jì)原則（Designfor-manufacturability）影響著每個(gè)領(lǐng)域。

⑴材料利用率。通過使用轉(zhuǎn)角回路從一個(gè)坡口過渡到另一個(gè)坡口，需要額外的排版間隙，這將產(chǎn)生更多的廢料。在編程過程中要考慮轉(zhuǎn)角回路的大小和形狀，或者使用切削（在移動(dòng)中切割和傾斜），如果你的機(jī)器支持它的話。用戶也可以使用在生成NC 代碼時(shí)提供無轉(zhuǎn)角回路（no-corner-loops）選項(xiàng)的套料軟件。

⑵運(yùn)行優(yōu)化。盡管切削可以改善切割時(shí)間，最大限度地減少穿孔，并提高材料利用率，但它可能會(huì)降低邊緣質(zhì)量并增加測(cè)試時(shí)間。根據(jù)零件的不同，可能不是在所有情況下都適合使用最佳坡口切割技術(shù)。

⑶人力效率。設(shè)計(jì)師或程序員可能決定在切割工藝中不包括完整的坡口（或任何可能的坡口），而是計(jì)劃將所需的倒角作為一個(gè)單獨(dú)的工藝進(jìn)行手工切割或打磨。然而，用機(jī)器切割坡口代替手工可以節(jié)省時(shí)間，并產(chǎn)生質(zhì)量穩(wěn)定的零件。

⑷數(shù)據(jù)管理。大多數(shù)主要的CAD 系統(tǒng)都支持一個(gè)概念，即允許同一零件的不同配置或多個(gè)版本。在設(shè)計(jì)過程的早期階段，考慮加工生產(chǎn)一個(gè)零件所需的制造工藝是很重要的。一個(gè)零件文件可能有一個(gè)坡口和非坡口版本。與其記住你的零件庫，不如使用CAD工具來簡(jiǎn)化生產(chǎn)工作流程和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

⑸制造自動(dòng)化。設(shè)計(jì)零件，這樣就沒有什么出錯(cuò)的余地，對(duì)人工干預(yù)的需求也很有限。如果零件設(shè)計(jì)得很好，編程員或編程軟件可以快速和/或自動(dòng)生成刀具路徑以驅(qū)動(dòng)切割機(jī)器，并生產(chǎn)出準(zhǔn)備發(fā)貨的零件。

雖然不一定能只用一臺(tái)機(jī)器來切割一個(gè)零件，但要花時(shí)間考慮如何精簡(jiǎn)你目前的流程。設(shè)計(jì)師和車間經(jīng)理把一項(xiàng)工作從開始到結(jié)束的步驟走一遍可能會(huì)很有用。

第三，關(guān)注零件的目的

生產(chǎn)過程中的靈活性是非常重要的。你的程序員應(yīng)該有信心和能力來進(jìn)行即時(shí)的修正。能夠添加、編輯或刪除坡口特征，以便為制造過程中的每個(gè)步驟準(zhǔn)備好零件，這已經(jīng)成為一項(xiàng)受人尊敬的重要技能。確保你的生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)能正確地進(jìn)行這些改變，這樣一個(gè)小插曲就不會(huì)變成幾個(gè)小時(shí)的停機(jī)時(shí)間。

雖然零件建?；蚓幊痰姆椒赡苡兴煌钪匾氖且紤]客戶將對(duì)成品做什么。他可能是一個(gè)重型結(jié)構(gòu)件，需要一些焊接準(zhǔn)備。它可能是美學(xué)性質(zhì)的，也可能是一個(gè)必須滿足高公差要求的關(guān)鍵外部部件。無論哪種情況，重要的是要確保設(shè)計(jì)一直到成品部件都能發(fā)揮作用，從而達(dá)到它的目的。成功的團(tuán)隊(duì)通過牢記意圖來減少資源的浪費(fèi)，從而提高利潤率。

可行性、資源管理和靈活性在設(shè)計(jì)坡口零件時(shí)都發(fā)揮著重要作用。通過采用這些設(shè)計(jì)考慮因素，全面地看待你的機(jī)器流程，并對(duì)流程前后充分了解，可以以降低成本和提高效率的方式作出設(shè)計(jì)決定。