数控折弯实训报告(数控折弯仿真软件常见的10个应用问题)

Posted 2023-05-27

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数控折弯实训报告(数控折弯仿真软件常见的10个应用问题)

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我是否可以在我的数控折弯机床上折弯这个钣金零件？”其实，这是在开始一项新的折弯工作之前，您必须问自己的一个问题，答案将决定这个钣金产品、部件或零件是否能按计划进行制造。

在许多情况下，您只有实际试生产了这个零件之后才能回答这个问题。由此可能会产生产品报废、原材料浪费的问题，这就是折弯仿真可以发挥作用的地方。折弯模拟是在数控折弯机的模型上测试钣金零件的几何形状，以检查设计的折弯顺序是否可以在不发生干涉的情况下顺利进行。这种干涉可能导致工件与模具、机床本身或附近夹具等发生碰撞。干涉也可能是由于折弯次序不合理，从而使得工件与模具干涉，或者是工件无法折弯成形等。

虽然经验丰富的设计人员或折弯机操作人员往往能够发现和避免这些问题，但良好的仿真软件会自动检测到这些问题。这节省了时间和占用机床的成本，也避免了机器损坏和人员伤害的风险。

1 如果发生干涉，数控折弯软件怎么帮助我？

一旦检测到干涉，软件可以以不同的方式帮助您。如果折弯的顺序不合理，软件可以以图视化形式通知您。您可以重新选择模具，甚至对零件进行重新设计。当然，这些都取决于机床的能力，包括可用的模具。

折弯模拟是一个在零件折弯空间智能优化的软件（图1），通常系统要选择合理的模具，计算折弯的角度，优化折弯的顺序，同时考虑工件在折弯运动中的干涉、折弯补偿、累计误差以及换模等因素。

图1 折弯挑战

2 数控折弯软件可以用在哪里？

在制造过程中，折弯仿真软件可以被应用于多个方面。虽然最明显的应用是在数控折弯机上编制数控程序，其实这不是唯一的选择。通常，这取决于您的制造流程，软件在设计中也有重要的作用。一个钣金件可能不是最好的，虽然模拟允许您对零件的折弯几何形状进行检查，并根据需要调整它，但如果一个钣金件在机床上根本不可能折弯，则需要通知设计工程师进行修改。零件几何形状的任何变化都会影响相邻部分的几何形状，包括实现的功能，然后还需要试验。如果这些零件已经投入制造，这可能会造成重大的问题，包括制造成本和交货的延迟。

因此，在钣金零件的设计中使用折弯仿真软件可能更为重要，这可以确保发给钣金车间的所有订单实际上都可以在不需要修改的情况下进行制造。如果必须修改设计，则可以通过设计→仿真→再设计进行相应地调整，避免制造的问题，缩短生产周期，在技术上称之为面向制造的设计，即DFM（Design for Manufacturing）。

图2 面向制造设计的模拟折弯件

3 可以用哪种软件来驱动我的数控折弯机？

通常机床制造商和独立的第三方都提供各种仿真或数控编程的软件产品。机床制造商开发的软件通常安装在机器中，而独立开发的软件需要单独购买，它同样也是专门为您的机床设计的。机床制造商的软件存在的缺点是它与某个制造商的机床关联，如果一个钣金车间拥有来自几个不同制造商的机床，操作员可能不得不学习多个仿真模拟或数控编程的应用程序。此外，并不是所有的机床制造商都提供折弯仿真软件。

独立于制造商的数控软件其优点是可以模拟不同制造商在同一车间的数控机床。一些软件可以支持多家机床的仿真和数控编程，您可以对同一个钣金件采用不同厂家的折弯机进行工艺测试。第三方软件的缺点是与机床的接口可能需要设置，需要识别机床特定的数控代码及其格式，用于仿真的机床3D模型也需要创建。然而，独立开发的软件可与多家机床制造商合作，这些制造商往往与机床一起销售软件，使买方获得满足这两种选择的优势。

4 在折弯仿真中，我的机床和模具模型如何建立？

折弯机的3D模型可以用几种不同的方法进行创建。最常见的是简单地导入机床设计时使用的3D模型，通常使用某个CAD应用程序。这种方法有其优点但也有一些缺点。优点是模型已经存在，并且它的尺寸非常精确。缺点主要是模型可能太准确和详细，导致软件需要处理的数据较大，运行时需要的时间就长，这意味着它会运行得比较慢。用于制造机床的3D模型通常有数千个部件，如链条、O形环、螺钉和垫圈。它们还包括机床箱体内的部件，这些部件实际上与仿真干涉检测无关。另一个缺点是，这些3D模型通常没有定义各种运动部件的运动范围和运动方向。

创建机床和模具模型的另一种方法是实测现有的机床，即简单地手工测量实际的机床。根据机床和加工方法，折弯机的详细模型可以在几个小时内完成创建。也可以对原机床模型进行简化修改。为了减少运行处理的计算量，这些模型将有所简化，但仍然保持干涉或碰撞检测所必需的几何形状和精度水平。

表1 零件折弯工序卡

对模具来说，一般这样的仿真软件都支持市场上流行的折弯模具及其类型，在进行仿真应用之前，您可以根据自己机床配置的模具，设置模具库及其参数。

5 折弯仿真编程软件可以补偿材料的特性吗？

一些材料性能可能影响零件的折弯，比如回弹是使得材料受力后恢复到原来形状的倾向，这导致折弯角度与预期的角度不同。补偿回弹的方法可以采用过度弯曲。例如，要获得90°的弯曲，需要弯曲一个稍大的角度。然而，这一稍大的弯曲角度也会影响折弯特征之间的长度。

确定所需的过弯角度以对抗回弹可以用不同的方式进行，这称之为机床的自动补偿。在仿真中同样可以考虑材料补偿因素。折弯仿真软件可以与CAM系统集成，CAM系统可以测量工件，然后将结果与目标数据比较，软件对折弯进行调整。

6 如何在我的机床上使用折弯仿真编程中的结果？

对于机床操作者来说，更耗时的任务之一是计算和输入折弯工件所需的必要数据，尤其是操作者必须调整数据以进行折弯补偿，或者在修改折弯的次序时需要修改数据。这时如果在数控折弯机上进行，机床就会闲置，如果车间里的其他生产工位不断地生产需要折弯的工件，这台折弯机就会成为制造的瓶颈。

折弯仿真软件通常不仅计算工件所需的数据，而且还提供输出功能，允许您立即使用这些数据。这方面的一个例子就是为每个零件打印出折弯的工序卡（表1），详细说明尺寸、弯曲值、模具选择以及挡指的位置。另一个选项是以机床可以读取的格式直接导出数控数据。然后将这个文件发送到机床，数控机床只要带有USB驱动器、串行数据接口或网络接口，它立即拥有加工所需的所有信息。

制造商开发的应用程序将只能以特定机床使用的格式导出折弯数据。如果一个企业有来自不同制造商的机床，这可能导致不得不使用多个并行仿真的软件。而独立开发的软件在这里提供了更多的灵活性，因为如果需要的话，可以通过接口集成不同的机床。

当然，如果严格来说根据零件图纸在数控折弯机上手动编制折弯的程序会造成人为误差，并使得车间的数据不唯一。正确的做法是从设计CAD导入零件的图形，不管您是在机床上还是在第三方独立软件上编程，您都保证了输入数据的唯一性。

7 不同的数控折弯机是否可以采用折弯模拟软件？

一般来说，折弯仿真软件对不同类型的数控折弯机床需要有不同的后处理器，以及机床的3D模型（通常是机床的外形以及上下模运动部分），这些类型的数控折弯机一般称之为上动式或下动式折弯机，市场上流行的折弯仿真软件不支持多边折弯中心。

8 数控折弯仿真软件还提供哪些功能？

虽然所有折弯仿真软件产品都具有折弯模拟的核心功能，如干涉检测和折弯次序优化，以及可视化的折弯图形表示，但一些程序提供了一些额外的功能。

这些包括可以支持各种绘图平台或数据格式的导入接口，如IGES或STEP，因此不必在仿真应用程序本身中创建几何图形。这对于钣金制造商特别有用，因为他们可以从客户那里收到这些格式的技术图纸，导入并进行图形修复，然后进行仿真。

对于拥有多台不同型号的机床企业来说，另一个有用的特性是先前描述的多测试选项，当涉及到分配生产订单时，它可能是非常重要的。由此知道哪台机床更适合折弯哪个钣金件，您可以以最有效的方式将单个订单分配给机床。如果仿真软件包括每台机床的近似加工周期，也可以直接比较两台机床的效率。

9 数控折弯仿真软件的局限性是什么？

虽然强大的折弯仿真软件可以非常有效地提高生产力和降低成本，但您需要意识到一些局限性。最重要的是计算机仿真不能取代具有专业知识的工程师。计算机折弯仿真结果与机床和模具的模型准确度有关。如果模型是错误的，则模拟不能精确。因此，计算机仿真软件与计算机辅助制造的其他软件一样采用的是人机交互的应用模式。

当涉及到补偿材料性能时，软件一般不能考虑一批材料中的质量差异，比如，即使是相同牌号的材料，但来自不同的原材料供应商，这些材料都可能存在性能的差异。

10 数控折弯仿真软件能给我带来什么进步？

首先是从零件的设计数据到驱动折弯机工作，您在整个过程中只依据零件设计的原始图形数据，保证了信息集成中数据的唯一性。折弯仿真是一个多约束、多因素优化程序，相当于您的折弯加工是由一个经验丰富的高级技师来完成的，不论软件的操作者是否只是一个新手。折弯仿真不占用机床时间，这意味着机床的生产不受影响。

除以上所述，如果批量应用折弯仿真的技术，那么效率的提高是非常惊人的。在钣金件的设计过程中应用，可以及早发现设计的缺陷。

作者简介

许晓

总经理，主要从事CAD/CAM软件渠道销售及技术服务，在三维设计软件应用、PDM解决方案定制服务、钣金加工一体化解决方案上有丰富的行业应用经验。

——摘自《钣金与制作》 2020年第5期

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