Pro/ENGINEER钣金件制造NC序列规划与优化

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本文介绍了pro/engineer钣金件制造模块nc序列适用原理，通过实例详细阐述了Pro/NC钣金模块的NC序列规划和优化步骤，同时点明了相关注意事项，最后总结了钣金件制造模块NC序列综合应用策略，为钣金工艺师和制造师提供理论和实践指导。

一、Pro/ENGINEER钣金件制造概述

1. Pro/ENGINEER钣金加工方案

Pro/ENGINEER钣金模块包括设计和加工两部分，设计软件包提供了薄壁、成形、切割、弯曲和展开等方面的应用理论，加工软件包提供了工件设置、参照零件排样、机床定义、序列规划、生成CL数据和MCD文件等方面的功能。

Pro/ENGINEER钣金制造模块是一个2D数控序列生成系统，参照模型必须是展平模式。在使用一个钣金零件作为钣金制造模型的参照零件之前，必须保证钣金零件是平整状态或者已经创建平整形态特征。

2.钣金件制造流程（图1）

3.创建制造模型

制造模型包括工件模型和参照模型。工件模型通过设置单位、长度、宽度和厚度直接生成；参照模型（设计模型）加载有手动装配（标准操作模式）、手动排样和自动排样3种方式。手动排样有单一蜂窝单元和多重蜂窝单元操作方法，自动排样有加载不带NC序列的零件、包含NC序列的零件、零件蜂窝单元以及DXF格式文件等操作方式。

4.机床及操作设置

（1）机床类型：机床类型包括冲压、激光、激光―冲压复合、火焰和火焰―冲压复合5种类型。

（2）加工区域：没有重定位工件的加工面积，要重定位工件，必须删除已有的加工区域重新创建新的。在一个加工区域内可以设置夹具、垫块和修饰等。

（3）刀具及刀位设置：刀具放置在转塔刀架的刀位上，主要有轮廓刀具、标准冲裁刀具、整体冲裁刀具、成形刀具、UDF冲裁刀具和剪切刀具6种。可以将刀具加载到刀位上，也可以从刀位上卸下刀具，或者将刀具从一个刀位移到另一个刀位上。

（4）操作设置：包括名称、注释，以及前缀、后缀NCL文件。可以在操作选项卡填写前缀、后缀NCL文件（不写扩展名），也可以使用config.pro设置，这时包括.ncl扩展名或者CL数据的扩展名。

5.加工序列类型

钣金制造模块NC序列分两大类。

（1）手动序列类型：Contouring（轮廓）、Slitting（切割）、Nibbling（步冲）、Nibbling Area（步冲面域）、Punch UDF（冲裁UDF）、Punch Point（冲裁点）、Tool Shape（刀具形状）、Forming（成形）、Slot Punch（槽冲裁）、Shear（剪切），以及Auxiliary Contouring（辅助轮廓）和AuxiliaryPunching（辅助冲裁）。

（2）自动序列类型：Punch UDF（冲裁UDF）、Forming（成形）、Tool Shape（刀具形状）、Nibbling（步冲）、Contouring（轮廓）和Approach Punch（进刀点冲裁）。

6.数控代码管理

（1）输出CL数据： 在钣金件制造加工对话框中， “操作”“CL输出”；在钣金件制造NCL演示对话框，“文件”“保存”“保存副本”（图2）。

（2）刀路演示与检查：在钣金件制造NCL演示对话框，“选项”“NC检查”“过切检查”。快速播放刀路操作可以动态演示刀路。

（3）生成MCD文件：在钣金件制造NCL演示对话框，“文件”“后处理”“批处理后处理”。

（4）后置处理器模版文件选项：和数控车、铣模块一样，钣金制造模块后处理同样包括使用已有模版、使用定制模版选项文件两种方式，定制模版选项文件操作为：“设置”“后置处理生成器”（图3）。

二、加工序列类型适用原理

1.手动刀具NC序列（表1）

2.自动刀具NC序列

自动刀具序列通过识别刀具以及钣金设计特征、几何尺寸等信息，能够自动创建冲裁、成形和轮廓NC序列（表2）。

3.NC序列处理工具

（1）操纵（Operate）工具：制造特征可以使用与零件特征相同的许多方法进行操纵，例如删除、隐含/恢复、重新排序、重新定义、阵列和组合等。

（2）衍生（Populate）工具：衍生操作允许自动复制对一个参照零件已经定义的NC序列到设计模型中该参照零件的所有实例。可以选择NC序列，在衍生操作中包括或排除。

（3）优化（Optimize）工具：NC序列可以优化。Pro/NC钣金模块创建一个单一优化特征。缺省的优化设置可能被分成几个优化集以代表每个需要的刀具。可在冲压和激光机床上创建分割的缺省优化集。

三、文件结构和制造信息

1.文件结构与类型

制造组件包括制造零件和参照零件，制造零件中包含工件特征、机床、加工区域、操作和NC序列特征（图4）。

2.制造信息

打开“信息”“制造”SMT制造信息对话框，也可以从模型树中查看制造模型和NC序列信息（图5）。

3.钣金制造参数

（1）机床参数（通用，如图6）。

（2）序列参数（特殊设置，如图7）。

四、钣金件制造序列应用实例

1.手动排样及手动创建NC序列。

（1）钣金件制造参考模型准备。

设置零件为平整状态实例，或者创建平整形态特征。创建排样参照坐标系，坐标系的Z轴垂直于工件薄板大平面（图8）。

（2）新建制造钣金件，设置工件尺寸；排样第一个参照零件，设置多重排样，如2×2。注意：要删除参照模型，必须先删除多重模型单元，才能删除第一个模型单元（图9）。

（3）设置机床类型为“激光―冲压复合”；创建操作（图10）。

（4）创建刀具形状NC序列。

1）创建整体刀具零件时必须使用单一拉伸特征，即必须使用空模版创建。编辑定义参照零件中的草绘，保存草绘文件；创建拉伸刀具零件，草绘来自文件，创建草绘坐标系（图11）。

2）创建刀具形状类型的刀具，步骤为：创建刀位选中刀具设置创建刀具（图12）。

3）创建整体刀具NC序列。点击刀具形状序列命令，选择刀具和参照零件，预览演示刀路（图13）。

（5）创建成形刀具序列。注意在设计钣金件的成形特征时必须预先指明参照模具的坐标系，同时可以预先命名刀具名称。点击成形序列命令，选择参照零件，选择成形特征（图14）。

2.自动排样不带NC序列的零件

（1）在钣金件制造加工对话框的零件选项卡中，选择“自动化”按钮。出现钣金件制造自动化对话框，在“WP尺寸选项卡”设置工件尺寸和边界尺寸，选择“无”作为纹理方向（图15）。

（2）选择缺省选项卡，设置数量，在薄板上缺省排样程序（nesting routine）将放置多个零件；勾选“纹理对齐”和“允许反向”，纹理对齐允许设计纹理定义以用于零件方向，允许反向则允许零件放置时反向；旋转角度设置为“任何”，如果使用步距命令则允许指定方向角作为程序命令。

（3）从钣金件制造加工对话框的视图下拉菜单选择主视图（Front）以定向工件到2D格式视图。选择顺序选项卡，点击加载不带NC序列的零件。

（4）点击预览按钮，显示排样的零件。注意：每个零件排样在自己的蜂窝单元内，以蓝色边界线表明，观察每个零件的旋转方向（图16）。

（5）切换到缺省选项卡，选择聚集（Clustering）选项，点击预览按钮。注意：观察排样零件的放置和旋转方向，由于允许反向选项已经选取，系统能够反转零件到需要的允许放置（图17）。

（6）切换到顺序选显卡，加亮第一行，点击“设置”按钮。清除“允许反向”选项，对第2行重复上述操作。点击“预览”按钮，注意观察“蜂窝”中的零件放置方向（图18）。

（7）点击“顺序”选项卡，加亮选择第一行，点击“设置”按钮，在零件“设置”对话框设置“外侧偏移/内侧偏移”；点击“下一个”，加亮选择下一个零件，可以点击“显示”按钮，在辅助窗口查看零件，设置“外/内侧偏移值”。点击“确定”按钮，点击“预览”按钮。注意蜂窝区域、数量会因为偏移值而改变，零件布置自动按照更加节省材料的方式布局（图19）。

3.自动排样已经包含NC序列的零件

（1）从零件选项卡点击“自动化”按钮，切换到WP尺寸选项卡，设置如下：切换到工作机床选项卡，选择激光―冲压复合机床。

（2）切换到缺省选项卡，设置如下：切换到顺序选项卡，加载来自Mfg的零件。

（3）选择第一个文件，打开确定。系统确认缺少刀具和添加刀具信息（图20）。

（4）重复上述步骤，加载第二个文件。使用“上一个”和“下一个”按钮切换不同零件设置。加载完成后系统会出现钣金件制造对话框，选择“多个薄板”。此处用户可以修改名称，最后确定（图21）。

（5）系统出现多个钣金件制造列表对话框（和制造文件一并显示在任务栏中，必要时可以从任务栏启动显示），不要关闭该对话框，选择第一个制造件。系统显示NC序列和零件排样布局（图22）。

（6）点击“CL输出”按钮，点击快速播放按钮，系统自动衍生（Populate）包含在排样元件中的所有NC序列。可以从衍生菜单查看，衍生已经创建，同时也体验到衍生时间很长（图23）。

4.使用优化选项提高衍生（Populate）NC序列的效率

（1）依次点击“优化”“创建”，出现“SMM优化对话框”，选择“DEF_PUNCH”，点击“顺序”按钮，出现SMM顺序对话框，选择“刀具移动”，点击“指定按钮”，出现SMM行程顺序对话框，设置如图24所示。

（2）在SMM优化对话框，选择“DEF_LASER行”，点击“顺序”按钮，出现SMM顺序对话框，选择“刀具移动”，点击“指定”按钮，出现SMM行程顺序对话框，设置如图25所示。

（3）在SMM优化对话框，分别选取“DEF_PUNCH”和“DEF_LASER”行，点击“预览”，点击快速播放按钮，衍生所有NC序列（图26）。

（4）选择“AUTO_NEST_SEQ01”，重复上述步骤，进行优化（图27）。

五、钣金件制造模块加工序列综合应用策略

（1）综合智能排样技术：可以将手动装配、手动单一排样、手动多重排样、自动排样不带NC序列的零件和自动排样带NC序列等多种零件加载方式混合使用，可以重定义、删除排样零件，可以设置排样内侧、外侧偏移距离，改变蜂窝单元大小和数量，达到最大程度地节省用料，降低成本。

（2）序列重复使用技术：和普通特征操作一样，NC序列可以删除、复制、阵列、重定义和创建序列组；另外钣金制造模块专门提供的衍生（Populate）序列工具能够有效地再利用NC序列信息，将NC序列从主零件衍生到所有零件实例，以达到主零件创建NC序列后即可切割所有零件的目的。定义和动态选择NC序列子程序可以减少CL数据文件大小。为工件定义刀具优化过程，可以定制NC序列输出的合理顺序。

（3）自动刀具序列技术：如果不存在开槽（Punch）、冲孔（Notch）或成形（Form）特征，指定刀具选项将是无效的。和常规刀具形状NC序列不同，自动刀具形状序列匹配刀具形状到所有零件几何，自动刀具形状冲裁孔和槽，但是不匹配以开槽或冲孔特征创建的轮廓，这样能确保在自动创建多种冲裁NC序列中没有重叠。一旦结合钣金设计特征、几何尺寸创建出对应的刀具，创建自动刀具序列将成为高级自动化动作，智能化自动NC序列使得钣金件制造明显地提高工作效率。

（4）序列优化技术：使用序列优化工具可以降低刀路重复、交叉，减少刀具空走时间，减少加工时间，提高加工效率，降低加工成本。