1前言

      隨（suí）著經濟的快速發展和市（shì）場（chǎng）需求的多樣化,人們對產品（pǐn）生產周期的要求越來越短,尤其在小批量甚至單件生產方麵,要求現代製（zhì）造技術不僅要有較高（gāo）的柔性,還（hái）要有更新的、更能滿足市（shì）場要求迅速變化的生產模式。數控單元衝壓模具快速成形技術,就是為適應此種狀態而（ér）產生的。

      2單元衝模快（kuài）速成形的數字化編碼

      鈑金件的形狀可分割成（chéng）一些簡單的圖形元素,然後合成所需圖形（xíng）。例如:矩形是4個直角的合成;波（bō）浪形是一些曲線的合成等（děng）。因此,對於一些（xiē）精度要求（qiú）較高的小批量甚（shèn）至單件生（shēng）產的鈑金（jīn）件,可以用一些通用件（jiàn）迅速組裝成單元衝壓（yā）模具（jù）,采用數控（kòng）技術,使之快速成形。

      將被加工鈑（bǎn）金（jīn）件看成一個可被分割（gē）的平麵圖形,對分割出來的簡單圖形元素進行數字化處理。即按其方位進行定位編碼。如（rú）圖1所示的（de）非等距簡單（dān）圖形零（líng）件的（de）數字化,缺口1、2、3、4的(Δx, Δy)均（jun1）相等,方（fāng）孔5的(Δx, Δy)均等於2倍的(Δx, Δy),設現有通用（yòng）衝頭的寬等（děng）於$x,長等於$y,則按如圖1所示（shì）進行編號。缺口1由位置(2,0)以（yǐ）及位置(3,0)合成,缺口2、3、4同樣由兩個位置（zhì）合成,方孔由8個位置（zhì）合成。如果采用矩形單元快速成（chéng）形,可以獲得如圖2所示的（de）二維編碼,由於劃分過細使得到的編碼較長（zhǎng）。如果采用正方形單元快速成形,則可以獲得（dé）如圖3所示（shì）的二維編碼,其（qí）編碼減小一半。

      對（duì）於等距簡單圖形零件,如鑰匙齒（chǐ）形的快速成形（xíng）,由於齒距相等,可以進一步簡化編碼（mǎ）。鑰匙齒（chǐ）形編碼（mǎ）示意圖,如圖2所示。圖中采用三角形單（dān）元,實際應用采用的是梯形單元,編碼可以降為一維數組。

      參數定義（yì）:

      齒數--衝壓的次數,現假使為5。

      齒距--衝壓時,Y方向的每次移動的距離。

      級（jí）差值--衝壓時,X方向移動一（yī）個單位時的距離。

      級差數--衝壓時,X方向的移動（dòng）單位。

      當選（xuǎn）定齒距和級差值後,鑰匙的齒形（xíng）加工位置可以轉換為級差數,最後齒形編碼為（wéi）一維數組(21321)。由以上可知,數字（zì）化編碼是單元衝模快（kuài）速成形的關鍵,合適的編碼不僅可以提高生產效率,而且可以節省存儲內存（cún）。

      3快速成形的結構設（shè）計

      目（mù）前,大部分（fèn）中（zhōng）小（xiǎo）型（xíng）企業尚（shàng）不具備購買高檔數控衝床的經濟實力,數控單元衝壓模具（jù）可以直接安裝在普通衝床上,作為簡易數控衝床來使（shǐ）用。

      快速成形（xíng）模具機構（gòu）示意圖,如圖3所示（shì）。上模為凸模（mó）機構。光電頭（tóu）安（ān）裝在上模板下方以檢測凸模的起落。坯料的裝夾（jiá）要根據不同的需要進行設計（jì）。料板由步進電機控製絲杠分X、Y方向驅動（dòng）。下模（mó）為（wéi）凹模機構,直（zhí）接安裝在工（gōng）作台（tái）上。

      4快速成形的控製（zhì）係統（tǒng）設計

      4.1電機驅動及選用

      步進電機是一（yī）種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。共有3種:永磁式、反應式和混合式。混（hún）合（hé）式集中了前二種的優點。從性價比方麵進行綜合考慮,擬選用步進（jìn）角1.8b的兩相混合式步進電（diàn）機（jī）。

      驅動器的型號、種類較多,細分型為考（kǎo）慮對象。因為細分型可消除（chú）電機的低頻振蕩,可（kě）提高電（diàn）機的輸出轉矩及分辨率。顧及（jí）速度和精度,細分係數定為4。

      4.2係統硬件設計

      數控單（dān）元衝模是安裝在曲軸式壓力機上（shàng）的,機床的衝壓原理不變。需要控製（zhì）的是（shì）兩方麵（miàn）內容:首先要（yào）確定零點以及各工位點的位置;其次在上衝模往複動作的啟停間,被加（jiā）工件的按編碼（mǎ）所（suǒ）得的X、Y方向的快速進給送料運動以及這兩個動作的協調。即實現（xiàn）衝壓和送料動作的同步控製。控製係統框（kuàng）圖,如圖4所（suǒ）示。光電信號檢測電路圖,如（rú）圖5所示（shì）。

      數控係統的（de）人機界麵采用鍵盤輸入,LED顯示, 鍵盤具有數（shù）字鍵、設（shè）定、修改、查尋、X及Y方向的調整、執行等的功能（néng）鍵,可用（yòng）來完成加工程序的輸入（rù）、修改及對控（kòng）製的操作和調整等。操作人員根據被加工件的形狀在計算機上進行編碼（mǎ）,自動生（shēng）成加工程序,通（tōng）過串行口將加工程序下載給單片機（jī）,並且保存在FLASHROM中。工模安裝後手動調整零位。進（jìn）入執行後單片機從FLASHROM中取得加工程序,並計算X、Y方向的步進距離後,再將（jiāng）其轉換成相應的步（bù）進脈衝數,控製X、Y方向的步進電（diàn）機的轉動步數。當光電信（xìn）號檢測到上模位於（yú）開啟位置時（shí）,數（shù）控係統迅速將待加工件定位到加（jiā）工位置,並且啟動衝（chōng）床上衝模（mó）下壓,實（shí）現一次衝壓。在衝床帶（dài）動上衝模開啟時,數控係統（tǒng）迅速地將待加（jiā）工件移動到下一加工（gōng）位置等待下次衝壓,直到完（wán）成加工停止衝床運動。

      4.3係統軟件（jiàn）設（shè）計

      整個係統由上位機來（lái）管理。係統軟件語言采用VisualBasic6.0編製,其集成開發環境(IDE)集設計（jì）、修改、調試、生成等功能於一體,人機交互界麵十分友好。它是功能強（qiáng）大的（de）Windows環境（jìng）下的編（biān）程語言,簡單易學,可視（shì）化程（chéng）度高。

      係統軟件結構采用模（mó）塊化結構,共有5個（gè）功能模塊:係統開機（jī）後進入Windows界麵,雙擊/數控單元衝模0圖標,即彈（dàn）出應用（yòng）界麵,可選擇功能模（mó）塊（kuài）。係統軟件功能模塊圖,如（rú）圖6所示。

      編輯模塊用來完成用戶對所設定的參數組進行操作的程序的編輯、修改（gǎi）、生成。

      參數設（shè）定模塊將輸入的參數組製成數據表,送入數據庫,以備程序（xù）的調用。

      運行管理模塊負責（zé）程（chéng）序的運行、中斷。

      通信模塊負責上（shàng）、下位機之間（jiān）的通信管（guǎn）理,就是將（jiāng）控製程序（xù）段及調用的參數組,使用MSCOMM控件,通過RS232串行口送入單片機,使單（dān）片機執行控製工作。

      查詢模塊。方便用戶對已（yǐ）存文（wén）件的查（chá）看與調用。

      單片機的程序也采用模塊化結構,與上位（wèi）機一樣共有5個功能模塊,通過通信接口接受上位機（jī）的輸入指令,控製X、Y方向步進電機的運動。也可以脫（tuō）離（lí）上位機直接控製運行。上位機通信程序流程圖,如圖7所示。下位機通信（xìn）程序流程圖,如圖8所示（shì）。

      5結束（shù）語

      隨著數控技術、伺服技術、運動元件的發展（zhǎn）,以及市場經濟的需要,數控單元衝壓模具快速成形技術得到迅速發展。對於中小型傳統企（qǐ）業,這種結合傳統製造工（gōng）藝的高新技術無疑是（shì）一種投資省,見效快,方便、快捷的技術。隨著經濟和科學技術的不斷發展,實現自動上下料裝備（bèi）、外置模具庫自動換模裝備等,已經擺在人們的（de）麵（miàn）前（qián）。可見,數控衝壓的發（fā）展是以（yǐ）相關技術和新結構的研製為基礎的。單元衝（chōng）壓模具快速成形技術（shù）,無疑是先進衝壓技術發展的一個新起點（diǎn）。