1前言

      隨著經濟的快速發展和市（shì）場需求的多樣化,人們對產品（pǐn）生產周期的要求越來越（yuè）短,尤其在小批量甚至單件生產方麵,要求現代製造技術（shù）不僅要有較高的柔性,還要有更新的、更能滿足（zú）市場要求迅速變化的生產模式。數控單元（yuán）衝壓模具快速成形技（jì）術,就是（shì）為適應此種狀態而產生的。

      2單元衝模（mó）快速成形的數字化編碼

      鈑金件的（de）形狀可分割成一些簡單的圖形元素,然後合成所需圖形。例如（rú）:矩形是4個（gè）直角的合成;波浪形是一些曲（qǔ）線的合成等。因此,對於一些精度要求較（jiào）高的小批量甚至單件生產的鈑金件,可以（yǐ）用一（yī）些通用件迅速組裝成單元衝壓模（mó）具,采用數控技術,使之快速成形。

      將被加工鈑金件看（kàn）成一個可被分割的平麵圖形,對分割出來的簡單圖形元素進行數字化處理（lǐ）。即按其方位進行定位編碼。如圖1所示的非等（děng）距簡單圖形零件的數字化,缺口1、2、3、4的(Δx, Δy)均相等,方孔5的(Δx, Δy)均等於2倍的(Δx, Δy),設現有通用衝頭的寬等於$x,長等於$y,則按如圖（tú）1所示進行編號。缺口1由位（wèi）置(2,0)以及位置(3,0)合成,缺口2、3、4同樣由兩個位置合成,方孔由8個位（wèi）置合成。如果采用矩形單（dān）元快速成形,可以獲得如圖2所示的二維（wéi）編碼,由於劃分過細使得到的編碼較（jiào）長。如果采用正方形單元快速成形,則可以獲得如圖3所示的二維編碼,其（qí）編碼減小一半。

      對於等距（jù）簡單（dān）圖形零件,如鑰（yào）匙齒形（xíng）的（de）快速成形,由於齒距相（xiàng）等（děng）,可以進（jìn）一步簡化編碼。鑰匙齒形編碼示意圖,如圖2所示。圖中采用三角形單元,實（shí）際應用采用的是梯形單元（yuán）,編碼可以降（jiàng）為一維數組。

      參數定義:

      齒數--衝壓的次（cì）數,現（xiàn）假使為5。

      齒距--衝（chōng）壓時（shí）,Y方向的每次移（yí）動的距離。

      級（jí）差（chà）值--衝壓（yā）時,X方向移動一個單位時的距（jù）離。

      級差數--衝壓（yā）時,X方向的（de）移動（dòng）單位。

      當選定齒距和級差值後,鑰匙的齒（chǐ）形加工位置可以轉換為級差數,最後（hòu）齒形編碼為一維（wéi）數組(21321)。由以上可知,數字化編碼是單（dān）元衝模快速（sù）成形的關鍵,合適的編碼不僅可（kě）以提高（gāo）生產效率,而（ér）且可以節省存儲內存。

      3快速成形的結構設計

      目前（qián）,大部分中（zhōng）小型企業尚不具備購買高檔數控衝床的經（jīng）濟實力（lì）,數控單（dān）元衝壓模具可以直接安裝在普通衝床上,作（zuò）為簡（jiǎn）易數控衝床來使用。

      快速成（chéng）形模具機構示意圖,如圖3所示（shì）。上模為凸模機構。光電頭安裝在上模（mó）板下方以檢測凸模的起落。坯料的裝夾要（yào）根據不同的需要進行設計。料板由步進電（diàn）機控製絲（sī）杠分X、Y方向驅動。下模為（wéi）凹模機構,直接安裝在工作台上（shàng）。

      4快速成形的控製（zhì）係統設計

      4.1電機驅動及選用

      步進電機是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。共有（yǒu）3種:永（yǒng）磁式、反應式和（hé）混合（hé）式。混（hún）合式集中了前二種的優點。從性（xìng）價比方麵進行綜（zōng）合考慮,擬選用步進角1.8b的兩（liǎng）相混合式（shì）步進電機（jī）。

      驅動器的型號、種類較多,細分型為考慮對象。因為細分型可（kě）消除電機的低頻振蕩,可提高電機的輸出轉矩及分辨率。顧及速度（dù）和（hé）精（jīng）度,細分係數定為4。

      4.2係統硬件設計

      數控單元衝模是安裝在（zài）曲軸式（shì）壓力機上的,機床的衝壓原理（lǐ）不變。需要控製的是兩方麵內容:首先要確定零點以（yǐ）及各工位點的位置;其次在上衝模往複動（dòng）作的啟停間,被加工件的按編碼所（suǒ）得的（de）X、Y方向的快速進給送料運動以（yǐ）及這兩個動作的協調。即實現衝壓和送料動作的同步控製。控製係統框圖,如圖（tú）4所示。光電信號檢測電路圖,如圖5所示（shì）。

      數控（kòng）係統的人機（jī）界麵采用鍵盤輸（shū）入,LED顯示, 鍵（jiàn）盤具有數字鍵、設定、修改、查尋、X及（jí）Y方向的調整、執行等（děng）的（de）功能（néng）鍵,可用來完成加工程序的輸（shū）入、修改及對控製的操作和調整等。操作人員根據被加工件的形狀在計算機上進行編碼,自動生成加工程序（xù）,通過串行口將加工程序下載給單片機,並且保存在FLASHROM中。工模（mó）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（hòu）,再將其轉換成相應的步進脈衝數,控製X、Y方向的步（bù）進電機的轉動步數。當（dāng）光（guāng）電信（xìn）號檢（jiǎn）測到上模位於開啟位置時,數控係統迅速將待加工件定位到加工位置,並且啟動（dòng）衝床上衝模下壓,實（shí）現一次衝壓。在衝床（chuáng）帶動（dòng）上衝模開啟時,數控（kòng）係統迅速地將待加工件移動到下一加工位置等待下次衝壓,直到完成加工停止衝床運動。

      4.3係統軟件設計

      整個係統（tǒng）由上位機來管理。係統軟件（jiàn）語言采用VisualBasic6.0編製,其集成開發環（huán）境(IDE)集設計、修改、調試、生成等功（gōng）能於一體,人機（jī）交互界麵（miàn）十分友好。它是功能強大的Windows環境（jìng）下的編程語言（yán）,簡（jiǎn）單易學,可視化程度高。

      係統軟（ruǎn）件（jiàn）結構采用模塊化結構（gòu）,共有（yǒu）5個功能模塊:係統（tǒng）開機後進（jìn）入Windows界麵,雙擊/數控單元衝模0圖標,即彈出應用界麵,可選擇功能模塊。係統軟件功能模塊圖,如圖6所（suǒ）示。

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

      參數設定模（mó）塊將（jiāng）輸入的參數組製成數據表,送入（rù）數據庫,以備（bèi）程序（xù）的調用。

      運行管理（lǐ）模塊負責程序的運行、中斷。

      通信模塊負責上、下位機之間的通信（xìn）管理,就是將控製程（chéng）序段及調用的參數組,使用MSCOMM控件,通過RS232串行口送入單片機,使單片機執行控製工作。

      查詢模塊。方（fāng）便用戶（hù）對已存文（wén）件的查看與調用。

      單片機的程序也采（cǎi）用（yòng）模（mó）塊化結構（gòu）,與上位機一（yī）樣共有5個功能模塊,通（tōng）過通信接口接受上位機的輸入指令,控製X、Y方向步進電機的運動。也可以脫離上位（wèi）機直接控製運行。上位機通信程序流程圖,如圖7所示。下位機通信程序流程圖（tú）,如（rú）圖8所示。

      5結束語

      隨著數控技術、伺服技術、運（yùn）動元件的發展,以及市（shì）場經濟的需要,數（shù）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（zhǒng）結合傳統製造工藝的高新技術無疑是一（yī）種投資省,見效快（kuài）,方便、快捷的技術。隨著經濟和科學技術（shù）的不（bú）斷發展,實現自動上下料裝備、外置（zhì）模具庫自動換模裝備等（děng）,已經擺在人們的麵前。可見,數控衝壓的發展是以（yǐ）相關技術和新結構（gòu）的研製為基礎的。單元衝壓模具快速成形技術,無疑是先進衝壓（yā）技術發展的一個新起點（diǎn）。