專利名稱：鈑金沖壓計算機輔助制造系統及方法
技術領域：
本發明是關于一種計算機輔助制造系統及方法，特別是關于一種鈑金沖壓計算機輔助制造系統及方法。
背景技術：
現代企業的競爭越來越激烈，為了保證企業的市場競爭地位，如何提高生產效率已成為企業的一大關注焦點。隨著計算機硬件性能的提高及價格的降低，計算機在鈑金沖壓活動中的應用得到了普及，大大提升了鈑金沖壓的速度及質量。目前的鈑金沖壓主要通過應用CAD建立三維模型、定義加工工件、生成刀具軌跡、最終生成加工代碼，再通過軟盤、便攜機或DNC的方式傳輸到加工中心進行零件實體的加工。
目前的鈑金沖壓所存在的不足從建立模型到最終生成加工代碼需要人去管控，不能實現整個鈑金沖壓作業的流水化。
為解決上述缺點，需要提供一種鈑金沖壓計算機輔助制造系統及方法，其可根據客戶圖檔進行自動化選刀，裝刀與排刀，刀盤優化，模擬加工狀態及將相關的生管資料導入生管系統并由生管系統生成一用于加工現場的報表，從而提高勞動生產率和減輕鈑金沖壓操作員的勞動強度及減少人為錯誤操作。
發明內容本發明的主要目的在于提供一種鈑金沖壓計算機輔助制造系統及方法，其可根據客戶圖檔進行自動化選刀，裝刀與排刀，刀盤優化，模擬加工狀態。
本發明的另一目的在于提供一種鈑金沖壓計算機輔助制造系統及方法，根據客戶圖檔進行加工模擬，將相關的生管資料導入生管系統并由生管系統生成一用于加工現場的報表，其中相關的生管資料包括CNC代碼文件、機床型號、加工資料及材質。
本發明揭露了一種鈑金沖壓計算機輔助制造系統。該鈑金沖壓計算機輔助制造系統包括有一服務器，一數據庫，多個客戶端計算機。多個客戶端計算機，通過網絡與一服務器連接；服務器通過數據庫連接與一數據庫相連；客戶端計算機通過網絡訪問服務器，查看加工狀態及加工圖檔了解加工情況。數據庫保存的內容包括有客戶圖檔、刀具資料、刀盤資料、排刀資料、相關生管數據、加工圖檔、報表。其中服務器根據工件圖元的特性參數及允許的加工誤差范圍進行選刀，裝刀并排刀，刀盤優化，模擬加工狀態，將CNC代碼、機床型號、加工資料及材質導入生管系統由生管系統生成一報表，該報表給現場加工提供了一個實物使用清單和加工情況的報告。
本發明還提供一種鈑金沖壓計算機輔助制造方法，該方法包括有如下步驟(a)讀取客戶圖檔并獲得工件信息；(b)根據圖元形狀、尺寸及客戶允許加工誤差范圍選擇刀具；(c)裝刀并排刀，記錄排刀資料；(d)以刀盤切換刀具時間最短為原則進行刀盤優化；(e)生成CNC代碼；(f)代碼模擬；(g)生成一報表，給現場加工提供實物使用清單及加工情況報告。
圖1是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造系統的硬件架構圖。
圖2是本發明服務器的功能模塊圖。
圖3是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造方法的作業流程圖。
圖4是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造方法的選刀流程圖。
圖5是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造方法的刀盤優化流程圖。
圖6是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造方法的代碼模擬流程圖。
具體實施方式如圖1所示，是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造系統的硬件架構圖。分布式分布的多個客戶端計算機6通過網絡4與一服務器1相連；該服務器1通過一連接5與一數據庫2相連；一生管系統3通過一網絡4與一服務器1相連。其中，網絡4是為一種電子網絡，其可以為企業內部網(Intranet)、國際互聯網(Internet)或其它類型網絡連接5是一種數據庫連接，如開放式數據庫連接(Open DatabaseConnectivity，ODBC)，或者Java數據庫連接(Java DatabaseConnectivity，JDBC)等。客戶端計算機6為客戶提供交互式使用者界面，客戶通過它可查看加工圖檔反映的加工情況及排刀情況。數據庫2，用于保存客戶圖檔、刀具資料、刀盤資料、排刀資料、相關生管數據、加工圖檔、報表等。其中，客戶圖檔包含了多個工件，工件包含多個圖元；所述圖元為用來加工的最小單位。刀具資料記錄了每一種型號刀具的規格及特性參數；刀盤資料記錄了刀盤中所有刀具型號、刀位大小及分布情況；排刀資料記錄了每把刀具在刀盤中的刀位及最佳加工路徑(同把刀具的加工順序)。相關生管資料包括有機床型號、材質、加工資料、CNC代碼文件。服務器1，用于讀入客戶圖檔并獲得工件信息，選擇刀具，裝刀并排刀，刀盤優化，生成CNC代碼，CNC代碼模擬，將CNC代碼、機床型號、加工資料及材質導入生管系統由生管系統生成一報表。其中，排刀是給同一把刀具排定最佳加工路徑。
如圖2所示，是本發明所述服務器的功能模塊圖。該服務器1包括有一客戶圖檔處理模塊10、一刀具維護模塊20、一選刀模塊30、一排刀模塊40、一刀盤優化模塊50、一CNC代碼生成模塊60、一CNC代碼模擬模塊70及一生管模塊80。其中客戶圖檔處理模塊10是用于通過網絡4接收來自客戶端計算機6的圖檔，保存于數據庫2中，并可用于讀取客戶圖檔、獲得圖檔中的工件信息。刀具維護模塊20，是用于修改刀具的特性參數、刪除或替換刀具。選刀模塊30，是用于根據圖元的特性參數及客戶允許的加工誤差范圍選擇最優的刀具。其中，圖元的特性參數包括有圖元的形狀、尺寸。該模塊包括有一條件維護子模塊310、一匹配子模塊320及一檢索子模塊330。其中條件維護子模塊310用于根據圖元的形狀及尺寸計算精確條件，根據材質及客戶允許的刀具加工誤差范圍計算模糊條件，所述精確條件及模糊條件是為用于圖元與刀具之間匹配，即選定什幺樣的刀具來加工圖元。匹配子模塊320用于根據精確條件及模糊條件對刀盤中的刀具進行匹配。當刀盤中的刀具與圖元不匹配時，檢索子模塊330到數據庫中檢索相對應刀具資料。排刀模塊40用于根據刀盤型號和刀具的規格找到相應的刀位把刀具裝入刀盤并排定同一把刀具的最佳加工路徑。刀盤優化模塊50根據所有刀具的加工順序進行刀位的優化排列。CNC代碼生成模塊60用于根據優化后的刀盤資料生成CNC代碼并保存于數據庫2中。CNC代碼模擬模塊70用于根據生成的CNC代碼模擬出加工狀態，分析CNC代碼，查詢刀具，修改錯誤CNC代碼，生成一加工圖檔并保存于數據庫2中。生管模塊80用于將CNC代碼、機床型號、加工資料及材質導入生管系統3由生管系統3計算加工工時及板材利用率并生成一用于現場加工的報表。
如圖3所示，是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造方法的作業流程圖。客戶圖檔處理模塊10讀取客戶圖檔并獲得工件信息(步驟S301)。選刀模塊30根據客戶圖檔中圖元的形狀、尺寸及允許的誤差范圍選擇刀具(步驟S302)。排刀模塊40根據刀盤型號及刀具規格找到相應的刀位把刀具裝入刀盤并排定同一把刀的最佳加工路徑(步驟S303)。刀盤優化模塊50按照刀具的加工順序以刀盤切換刀具時間最短為原則對刀盤上的刀具重新排列優化(步驟S304)。CNC代碼生成模塊60根據優化后所得的刀盤資料生成CNC代碼(步驟S305)。CNC代碼模擬模塊70分析每行CNC代碼，查詢刀具無誤后模擬加工狀態(步驟S306)。生管模塊80將CNC代碼、機床型號、加工資料及材質導入生管系統3，由生管系統3計算加工工時及板材利用率并生成一用于現場加工的報表(步驟S307)。
如圖4所示，是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造方法的自動化選刀流程圖。客戶圖檔處理模塊10讀取客戶圖檔并獲得工件信息(步驟S401)。條件維護子模塊310根據客戶圖檔中圖元的形狀及尺寸大小計算圖元的精確條件，根據加工材質及刀具加工的允許誤差范圍計算圖元的模糊條件(步驟S402)。匹配子模塊320首先判斷是否之前處理過相同的圖元(步驟S403)，如果之前處理過相同的圖元，則選擇相同的刀具(步驟S404)，如果沒處理過相同的圖元，則判斷刀盤中是否有與圖元精確條件匹配的刀具(步驟S405)，如果刀盤中有與圖元精確條件匹配的刀具，則選擇刀盤上相匹配的刀具(步驟S406)。如果刀盤中沒有與圖元精確條件匹配的刀具，則檢索子模塊330根據圖元的精確檢索條件到數據庫中檢索相應刀具資料(步驟S407)，判斷數據庫中是否有相對應的刀具資料(步驟S408)，如果有相對應的刀具資料，則依據刀盤型號、刀位大小及刀具規格判斷刀盤是否能裝該刀具(步驟S409)，如果沒有相對應的刀具資料或刀盤不能裝該刀具，則匹配子模塊320判斷刀盤中是否有與圖元模糊條件匹配的刀具(步驟S410)，如果刀盤中有與圖元的模糊條件匹配的刀具，則選擇相對應的刀具(步驟S411)。如果刀盤中沒有與圖元的模糊條件匹配的刀具，則檢索子模塊330根據圖元的模糊檢索條件到數據庫中檢索相對應的刀具資料(步驟S412)。排刀模塊40根據刀盤型號和刀具規格找到相應的刀位把上述選擇的刀具裝入刀盤，排定同一把刀的最佳加工路徑(即對圖元進行排刀)，并記錄排刀資料(步驟S413)。
如圖5所示，是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造方法的刀盤優化流程圖。首先由刀盤優化模塊50讀取儲存在數據庫中的排刀資料(步驟S501)。確定刀具加工順序(步驟S502)。選擇一基準刀具，為該刀具指定一個刀位(步驟S503)。依據刀具規格判斷其它剩下的刀具是否為固定刀具(步驟S504)，如果是固定刀具，則把固定刀具裝入固定的刀位(步驟S505)，如果不是固定刀具，則判斷是否能夠同徑優化(步驟S506)，其中，同徑優化是把兩把連續的同類型刀具置于同一徑上。如果能夠同徑優化，則把連續兩把刀裝在刀盤同一徑上。如果不能夠同徑優化，則計算刀盤中未優化的刀具與前一把刀具的夾角，將當前刀具置于與前一把刀具夾角最小的刀位(步驟S507)，記錄優化后的刀盤資料(步驟S509)，CNC代碼生成模塊60結合優化后的刀盤資料生成CNC代碼并保存于數據庫中(步驟S510)。
如圖6所示，是本發明鈑金沖壓計算機輔助制造方法的CNC代碼模擬流程圖。CNC代碼模擬模塊70讀取CNC代碼文件(步驟S601)，依據CNC代碼文件中的刀具規格建立刀具形狀，結合刀具加工順序來模擬加工狀態(步驟S602)，依據加工狀態判斷刀具CNC代碼及刀具是否正確(步驟S603)，如果不正確，則修改刀具特性參數及CNC代碼(步驟S604)，如果正確，則生成加工圖檔，保存加工圖檔及CNC文件。
權利要求
1.一種鈑金沖壓計算機輔助制造系統，其可自動化選刀、裝刀及排刀、刀盤優化、模擬加工狀態，包括有一服務器及透過網絡相連接之多個客戶端計算機，其特征在于數據庫，用于保存客戶圖檔、刀具資料、刀盤資料、排刀資料、相關生管數據、加工圖檔、報表；服務器，包括有一選刀模塊，用于讀取客戶圖檔，獲得工件信息，并根據工件中圖元的形狀、尺寸大小及客戶允許的加工誤差范圍選擇最優的刀具來加工圖元；一刀盤優化模塊，以刀盤切換刀具時間最短為原則按照刀具加工順序重新對刀盤上的刀具進行排列優化；一CNC代碼生成模塊，其可依據優化后的刀盤資料生成CNC代碼文件，并保存于數據庫；一CNC代碼模擬模塊，其可通過CNC代碼文件模擬出加工狀態，判斷CNC代碼及刀具是否正確，并生成一加工圖檔；客戶端計算機，可查詢加工圖檔，通過該加工圖檔查看刀具的排刀和加工圖檔。
2.如權利要求1所述的鈑金沖壓計算機輔助制造系統，其特征在于其中服務器還包括有一客戶圖檔處理模塊，用于接收來自客戶端的圖檔，并保存于數據庫中。
3.如權利要求1所述的鈑金沖壓計算機輔助制造系統，其特征在于其中服務器還包括有一刀具維護模塊，用于根據加工要求修改特性參數、刪除或替換刀具。
4.如權利要求1所述鈑金沖壓計算機輔助制造系統，其特征在于其中服務器還包括一排刀模塊，用于根據圖元的分布確定最佳的加工路徑并記錄排刀資料。
5.如權利要求1所述的鈑金沖壓計算機輔助制造系統，其特征在于其中服務器還包括有一生管模塊，其可根據數據庫提供的相關生管資料計算加工工時、板材利用率、并生成一用于現場加工的報表。
6.如權利要求1所述的鈑金沖壓計算機輔助制造系統，其特征在于其中選刀模塊還包括一條件維護子模塊，用于計算圖元的精確條件及模糊條件。
7.如權利要求1所述的鈑金沖壓計算機輔助制造系統，其特征在于其中選刀模塊還包括一匹配子模塊，用于刀盤中刀具與圖元的精確及模糊條件匹配。
8.如權利要求1所述的鈑金沖壓計算機輔助制造系統，其特征在于其中選刀模塊還包括一檢索子模塊，其可用于當刀盤中沒有刀具能與圖元匹配時檢索條件到數據庫中檢索相應的刀具資料。
9.一種鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其可自動化選刀、裝刀及排刀、刀盤優化、模擬加工狀態，其特征在于該方法包括有如下步驟讀取客戶圖檔并獲得工件信息；根據圖元形狀、尺寸及客戶允許加工誤差范圍選擇刀具；裝刀并排定同一把刀具的最佳加工路徑，記錄排刀資料；以刀盤切換刀具時間最短為原則對刀盤中的刀具的刀位進行排列優化；根據優化后的刀盤資料生成CNC代碼，并保存于數據庫中；讀取CNC代碼文件，模擬加工狀態，分析CNC代碼并查詢刀具，判斷CNC代碼及刀具是否正確，如果正確，則生成加工圖檔，保存加工圖檔及CNC文件。
10.如權利要求9所述的鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其特征在于其中選擇刀具步驟包括根據圖元形狀、尺寸及板材、客戶允許的加工誤差范圍分別計算精確條件和模糊條件，判斷是否之前處理過相同的圖元，如果之前處理過相同的圖元，則選擇相同的刀具。
11.如權利要求10所述的鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其特征在于其中選擇刀具步驟還包括如果沒有處理過相同的圖元，則判斷刀盤中是否有與圖元精確條件匹配的刀具，如果有匹配的刀具，則選擇刀盤上相匹配的刀具。
12.如權利要求11所述的鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其特征在于其中選擇刀具步驟還包括如果刀盤中沒有與圖元的精確條件相匹配的刀具，則利用精確條件到數據庫中去檢索是否有相對應的刀具資料，如果有相應的刀具資料，則判斷刀盤是否能裝該刀具，如果能裝該刀具，則選擇該刀具。
13.如權利要求11所述的鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其特征在于其中選擇刀具步驟還包括如果刀盤不能裝該刀具，判斷是否刀盤中有與圖元模糊條件匹配的刀具，如果有與圖元模糊條件匹配的刀具，則選擇該刀具。
14.如權利要求12所述的鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其特征在于其中選擇刀具步驟還包括如果沒有與圖元模糊條件匹配的刀具，則利用模糊條件到數據庫中去檢索相應的刀具資料。
15.如權利要求9所述的鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其特征在于其中對刀盤中刀具的刀位進行排列的優化步驟還包括讀入排刀資料，確定加工順序，選擇基準刀具，依據刀具規格判斷是否為固定刀具，如果是固定刀具，則將固定刀具裝在固定刀位上。
16.如權利要求15所述的鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其特征在于其中對刀盤中刀具的刀位進行排列的優化步驟還包括如果不是固定刀具，則判斷是否能同徑優化，如果能夠同徑優化，則同徑優化。
17.如權利要求15所述的鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其特征在于其中對刀盤中刀具的刀位進行排列優化步驟還包括如果不能同徑優化，則計算未優化刀具與前一把刀的夾角，將當前刀具置于與前一把刀具夾角最小的刀位，記錄刀盤資料，生成CNC代碼并保存。
18.如權利要求9所述的鈑金沖壓計算機輔助制造方法，其特征在于模擬加工狀態步驟后還包括有一將相關生管數據導入生管系統，并由生管系統計算加工工時及板材利用率，生成一用于現場加工報表的步驟。
全文摘要
本發明揭露了一種鈑金沖壓計算機輔助制造系統及方法。該系統包括有一服務器，一數據庫，多個客戶端計算機，同時該系統通過一網絡與一生管系統相連接。服務器是用于根據工件圖元的特性參數及允許的加工誤差范圍自動化選刀，裝刀并排刀，刀盤優化，模擬加工狀態，判斷排刀和CNC代碼是否正確，將CNC代碼、機床型號、加工資料及材質導入生管系統由生管系統生成一報表，并保存于數據庫中。所述服務器包括有一客戶圖檔處理模塊，一刀具維護模塊，一選刀模塊，一排刀模塊，一刀盤優化模塊，一CNC代碼生成模塊，一CNC代碼模擬模塊及一生管模塊。所述系統及方法可提高勞動生產率、減輕鈑金沖壓操作員的勞動強度及減少人為錯誤操作。
文檔編號G06F17/50GK1577338SQ0314002
公開日2005年2月9日 申請日期2003年7月28日 優先權日2003年7月28日
發明者戴則軍, 高小兵, 李勁松, 王之輝, 邵偉, 易勝中 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司