CN103412515B - 伺服数控冲床的cam系统及加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种伺服数控冲床的CAM系统，其特征是它包括如下模块：数据定义模块；参数设置模块；模具库管理模块；CAD图形读取模块；自动适配模具模块；刀具图形组回写模块；微连接处理模块；优化和NC程序创建模块。一种伺服数控冲床的CAM加工方法，其特征是它包括如下步骤：数据定义步骤；参数设置步骤；模具库管理步骤；CAD图形读取步骤；自动适配模具步骤；刀具图形组回写步骤；微连接处理步骤；优化和NC程序创建步骤。
Description
技术领域
本发明涉及数控冲孔生产线的机械设计、控制系统和计算机辅助制造技术领域，尤其涉及伺服数控冲床的加工方法。
背景技术
伺服主传动系统采用伺服电机作为主传动的直接动力来源，其相对于以往机械式、液压式主传动，具有以下特点：系统打破了数控转塔冲床主传动是机械式或液压式地传统结构模式地束缚，采用全数字化技术进行产品研发；系统采用伺服电机作为冲床的直接动力源；为使伺服电机的功率减少，降低制造成本而采用多杆增力结构，满足总冲压力的要求；由于是伺服电机的结构，机床使用过程中无需更换油料，不冲压不耗电，电机旋转一周冲头两次冲压；高速、高性能、高效、高度集成；我国从2006年开始对伺服数控冲床进行研发，对伺服数控冲床CAM自动编程软件的研究很少，没有一种成熟的系统。目前数控冲床CAM自动编程软件由国外产品独占鳌头，国际上用于数控冲床的具备数控编程功能的CAD / CAM软件主要有Radan ，JetCAM，SigmaNEST，ProCAM.等系统，这些软件都集成了数控加工功能模块，主要用于机械数控冲床和液压数控冲床。但对于新型的伺服数控冲床来说，因为没有体现高速、高性能、高效、高度集成的新型功能使之编程的代码效率低，步骤多，繁琐切价格昂贵；具体在自动适配模具方面有以下三类缺点：( 1 ) 对于单次冲压，从CAD转换来的图形，生成单点冲，导致冲孔速度慢，精度较差；( 2 )对于多次冲压的内冲孔(大圆，锁孔等) 自动适配模具不合理，导致冲孔次数多，速度慢。( 3 )对于特殊模具如滚筋和多子模，没有该功能或实现困难。（4）在复杂零件冲压中重定位经常需要手动。（5）微连接采用中间微连接和角部微连接，角部微连接取出零件比较困难；由于上述软件的局限性，导致冲孔CAM系统控制落后，技术性能、通用性和效率比较差。 为了适应这种新型伺服数控冲床的特点，研制了伺服数控冲床CAM系统。
发明内容
本发明的目的在于适应伺服数控冲床高速、高性能、高效、高度集成的特点，开发出国产伺服数控冲床的CAM系统。为解决上述技术问题，本发明针对现有CAM系统生成的伺服数控冲床加工程序速度慢、冲孔精度差的缺点进行了技术创新，以达到提高冲孔速度和精度的目的。
本方案是通过如下技术措施来实现的：一种伺服数控冲床的CAM加工方法，其特征是它包括如下步骤：
数据定义步骤：数据定义步骤定义模具库数组、冲压数组、优化数组、CAM层、模拟层以及公共变量，并把数组和公共变量传递给CAD图形读取步骤、模具库管理步骤、参数设置步骤、自动适配模具步骤、刀具图形组回写步骤、优化和NC程序创建步骤、模拟仿真步骤，每个步骤调用这里定义的数组和公共变量；
参数设置步骤：参数设置步骤读取设置窗体的参数，存放到数据定义步骤定义的公共变量中，这些参数有程序号、板材长度、板材宽度、板材厚度、X行程、Y行程、微连接方式、重定位等并把这部分公共变量传递给包括自动适配模具步骤、优化和NC程序创建步骤、模拟仿真步骤在内的各个功能步骤；
模具库管理步骤：模具库操作步骤读取外部模具库文件的数据，对每个模具以块的形式建立模具块图形并把每个模具的数据放入模具库数组，输出模具库数组至自动适配模具步骤、优化和NC程序创建步骤、模拟仿真步骤，输出刀具图形组的图形至刀具图形组回写步骤和模拟仿真步骤；
CAD图形读取步骤：CAD图形读取步骤读取图形库的所有图素，从中筛选出需要适配模具的图素转换进数据定义步骤定义的图素数组中，并输出图素数组的数据至自动适配模具步骤；
自动适配模具步骤：自动适配模具步骤从CAD图形读取步骤获取图素数组，得到工件的加工轮廓，再根据内轮廓、外轮廓的类型相应生成工件的加工轨迹；按照其外形特征和加工的复杂程度分为四类，其一为简单内部区域加工轮廓，如孔、长圆孔、长方孔，用一次冲压完成加工的单元对象；其二规则工件轮廓，由一些圆弧和直线组成的规则外形加工轮廓，用同一模具多次冲压完成加工的对象；其三复杂加工轮廓，由一些直线或圆弧围成的任意形状的加工轮廓，用多种模具多次冲压完成加工的对象；其四特殊加工轮廓：大圆的内部冲压采用大圆的内部冲压破碎处理、锁孔的内部冲压采用锁孔的内部冲压破碎处理、滚筋模具的滚筋压制以及多子模的应用；用几种模具组合方式进行适配以达到快速冲孔的目的；
对以上四种不同的轮廓和图素类型按照直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲、直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切在内的类型进行适配模具，并把适配模具后的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写步骤；
刀具图形组回写步骤：刀具图形组回写步骤读取自动适配模具步骤适配的刀具图形或刀具图形组，并把刀具图形或刀具图形组回写到图形数据库中以便微连接处理步骤进行可视化修改或者优化和NC程序创建步骤读取；
微连接处理步骤：微连接处理步骤对刀具图形组回写步骤形成的刀具图形组添加微连接，微连接的种类有两种，其一是中间微连接，其二是端点微连接，添加微连接的目的是为了解决在一张板材上冲切多个零件，对已冲切的零件防止从板材上脱落采取的工艺措施，微连接的处理实质上是对刀具图形组的编辑、修改、拆分、合并，添加的微连接回写图形数据库以便优化和NC程序创建步骤读取；
优化和NC程序创建步骤：优化和NC程序创建步骤读取刀具图形组回写步骤输出的图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型等参数放入由数据定义步骤定义的优化数组，优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，并把刀具图形或刀具图形组转换成相应的G代码和M代码，创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真步骤和伺服数控冲床的数控系统执行。
所述自动适配模具步骤包括：自动适配模具步骤从CAD图形读取步骤获取图素数组，对图形形成面域，对每个面域获取最大值点，最小值点，判断判内外补偿设置和判端点补偿设置，求其嵌套层数，根据嵌套层数求左右补偿，求面域的质心和面积，根据面域的面积和刀具面积是否相等判断该面域是单次冲压还是多次冲压，单次冲压选直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲之一适配模具；多次冲压选直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切等类型进行适配模具；如大圆的内部冲压、锁孔的内部冲压、滚筋模具的滚筋压制等并把适配模具的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写步骤，以便进行可视化添加包括中间微连接和端点微连接的微连接。
所述优化和NC程序创建步骤还包括：读取刀具图形组回写步骤输出到图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型等参数放入由数据定义步骤定义的优化数组，首先输出程序开始部分，输出图形中使用的刀具号信息表；然后输出冲压语句，在输出冲压语句时先根据行程和刀具图形划分重定位区域，对每个重定位区域内的优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，刀具路径避让夹钳死区，判断刀具图形组类型，根据其类型分别转换成与直线冲切、直线步冲、单点冲、直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格相应的G代码和M代码，每当改变重定位区时，重新产生重定位代码；最后输出回原点语句和程序结束语句并创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真步骤和程序执行对象中－伺服数控冲床的数控系统内。
本发明还提供了一种伺服数控冲床CAM系统，其特征是它包括如下模块：
数据定义模块：数据定义模块定义模具库数组、冲压数组、优化数组、CAM层、模拟层以及公共变量，并把数组和公共变量传递给CAD图形读取模块、模具库管理模块、参数设置模块、自动适配模具模块、刀具图形组回写模块、优化和NC程序创建模块、模拟仿真模块，每个模块调用这里定义的数组和公共变量；
参数设置模块：参数设置模块读取设置窗体的参数，存放到数据定义模块定义的公共变量中，这些参数有程序号、板材长度、板材宽度、板材厚度、X行程、Y行程、微连接方式、重定位等并把这部分公共变量传递给包括自动适配模具模块、优化和NC程序创建模块、模拟仿真模块在内的各个功能模块；
模具库管理模块：模具库操作模块读取外部模具库文件的数据，对每个模具以块的形式建立模具块图形并把每个模具的数据放入模具库数组，输出模具库数组至自动适配模具模块、优化和NC程序创建模块、模拟仿真模块，输出刀具图形组的图形至刀具图形组回写模块和模拟仿真模块；
CAD图形读取模块：CAD图形读取模块读取图形库的所有图素，从中筛选出需要适配模具的图素转换进数据定义模块定义的图素数组中，并输出图素数组的数据至自动适配模具模块；
自动适配模具模块：自动适配模具模块从CAD图形读取模块获取图素数组，得到工件的加工轮廓，再根据内轮廓、外轮廓的类型相应生成工件的加工轨迹；按照其外形特征和加工的复杂程度分为四类，其一为简单内部区域加工轮廓，如孔、长圆孔、长方孔），用一次冲压完成加工的单元对象；其二规则工件轮廓，由一些圆弧和直线组成的规则外形加工轮廓，用同一模具多次冲压完成加工的对象；其三复杂加工轮廓，由一些直线或圆弧围成的任意形状的加工轮廓，用多种模具多次冲压完成加工的对象；其四特殊加工轮廓：大圆的内部冲压采用大圆的内部冲压破碎处理、锁孔的内部冲压采用锁孔的内部冲压破碎处理、滚筋模具的滚筋压制以及多子模的应用；用几种模具组合方式进行适配以达到快速冲孔的目的。对以上四种不同的轮廓和图素类型按照直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲、直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切在内的类型进行适配模具，并把适配模具后的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写模块，以便进行可视化添加包括中间微连接和端点微连接在内的微连接；
刀具图形组回写模块：刀具图形组回写模块读取自动适配模具模块适配的刀具图形或刀具图形组，并把刀具图形或刀具图形组回写到图形数据库中以便微连接处理模块进行可视化修改或者优化和NC程序创建模块读取；
微连接处理模块：微连接处理模块对刀具图形组回写模块形成的刀具图形组添加微连接，微连接的种类有两种，其一是中间微连接，其二是端点微连接，添加微连接的目的是为了解决在一张板材上冲切多个零件，对已冲切的零件防止从板材上脱落采取的工艺措施，微连接的处理实质上是对刀具图形组的编辑、修改、拆分、合并，添加的微连接回写图形数据库以便优化和NC程序创建模块读取；
优化和NC程序创建模块：所述优化和NC程序创建模块读取刀具图形组回写模块输出到图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型等参数放入由数据定义模块定义的优化数组，首先输出程序开始部分，输出图形中使用的刀具号信息表；然后输出冲压语句，在输出冲压语句时先根据行程和刀具图形划分重定位区域，对每个重定位区域内的优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，刀具路径避让夹钳死区，判断刀具图形组类型，根据其类型分别转换成与直线冲切、直线步冲、单点冲、直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格相应的G代码和M代码，每当改变重定位区时，重新产生重定位代码；最后输出回原点语句和程序结束语句并创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真模块和程序执行对象中－伺服数控冲床的数控系统内。
模拟仿真模块：模拟仿真模块对优化和NC程序创建模块输出的NC程序以可视化的方式进行冲点和冲孔路径显示并输出到图形数据库由数据定义模块定义的模拟层上。
本方案的具体特点还有，所述自动适配模具模块包括：自动适配模具模块从CAD图形读取模块获取图素数组，对图形形成面域，对每个面域获取最大值点，最小值点，判断判内外补偿设置和判端点补偿设置，求其嵌套层数，根据嵌套层数求左右补偿，求面域的质心和面积，根据面域的面积和刀具面积是否相等判断该面域是单次冲压还是多次冲压，单次冲压选直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲之一适配模具；多次冲压选直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切等类型进行适配模具；如大圆的内部冲压、锁孔的内部冲压、滚筋模具的滚筋压制等并把适配模具的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写模块，以便进行可视化添加包括中间微连接和端点微连接的微连接；
所述优化和NC程序创建模块还包括：读取刀具图形组回写模块输出到的图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型等参数放入由数据定义模块定义的优化数组，首先输出程序开始部分，输出图形中使用的刀具号信息表；然后输出冲压语句，在输出冲压语句时先根据行程和刀具图形划分重定位区域，对每个重定位区域内的优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，刀具路径避让夹钳死区，判断刀具图形组类型，根据其类型分别转换成与直线冲切、直线步冲、单点冲、直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格相应的G代码和M代码，每当改变重定位区时，重新产生重定位代码；最后输出回原点语句和程序结束语句并创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真模块和程序执行对象中－伺服数控冲床的数控系统内；
本发明的有益效果是：1. 本发明的一种伺服数控冲床的CAM系统，把一次冲压的图素转换成栅格和各种均布孔以及特殊冲压方法处理，提高了伺服数控冲床的加工零件速度，比现有技术效率高；提高了伺服数控冲床的加工精度。
2. 端点微连接的发明，使得用户操作简单，人工取出工件方便快捷。
3. 重定位的自动化解决了现有的不足，方便了操作者。
4. 增加了多子模和滚筋模具冲压，增强了系统的功能和灵活性。
5. 所述伺服数控冲床的CAM系统创建的NC程序短，占用内存少，操作简单，实现容易。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。
图1是伺服数控冲床的CAM系统框图；图2是伺服数控冲床的CAM系统程序流程图；图3是伺服数控冲床的CAM系统数据流图；图4是自动适配模具模块的程序流程图；图5是优化和创建NC模块的程序流程图；图6是子模块直线冲压的程序流程图；图7是子模块圆弧步冲的程序流程图；图8是子模块圆步冲的程序流程图；图9是子模块一次冲压（单点冲，直线均布孔，圆弧均布孔，圆周均布孔，栅格）的程序流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。
图1是伺服数控冲床的CAM系统组成框图。包括三大部分，CAD部分是绘制冲压零件的图形；CAM部分是核心内容，功能是读取冲压零件图形库的图纸，自动适配模具，可视化添加微连接，优化创建NC程序；第三部分程序执行对象——伺服数控冲床，CAM部分包括：
步骤1：系统的初始化：数据定义模块：数据定义模块定义模具库数组、冲压数组、优化数组、CAM层、模拟层以及公共变量，并把数组和公共变量传递给CAD图形读取模块、自动适配模具模块、优化和NC程序创建模块、模拟仿真模块等各个功能模块。
冲压数组的数据结构 冲压数组Data1是不定长度的二维动态数组，其长度由图素个数或冲压图形、图形组决定，在不同的时期存放的内容不同，开始存放图素的集合，自动适配模具后存放冲压图形或图形组，在优化和NC程序创建阶段存放优化数组，该数组每行有17项（0－16），第0项冲压类型（"LINE"，CIRCLE，ARC），第1项起点或圆心的X坐标值，第2项起点或圆心的Y坐标值，第3项选用的模具号或圆的直径，第4项起点的X坐标值＋模具偏置，第5项线角度，第6项刀具块组的名称, 第7项:线长度，第8项：判断通过死区的方式，第9项重定位区号（1 基本区，2基本区夹钳死区，3，扩展区，4：扩展区夹钳死区），第10项演示起点X坐标值，第11项演示起点Y坐标值，第12项演示终点X坐标值,第13项演示终点Y坐标值，第14项夹钳避让 （0：不避让，1：右上向下 2：由下向上 3：由下向下），第15项记录号， 第16项 单点冲已处理标记“9” 已处理 其他未处理；
该数组用 Dim Data1() As HPUNCH
ReDim Preserve Data1(PNum)或ReDim Data1(PNum) 实现
模具库数组是二维数组， Public MOJU(32, 9) As Variant '存放模具库：工位,类型,尺寸X,尺寸Y,尺寸R,尺寸D,角度,X方向偏置,面积，用于自动适配模具模块、模拟仿真模块、优化和NC程序创建模块等功能模块；
公共变量: Public PROGNUM As String '程序号
Public BANLENTH As String '板材长度
Public BANWIDTH As String '板材宽度
Public GAODU As String '翼面高度
Public HOUDU As String '厚度
Public CLQD As Double '材料强度
Public PNum As Integer '有效孔计数等100多个，分别用于各个功能模块。
参数设置模块：参数设置模块读取设置窗体的参数，存放在数据定义模块定义的公共变量中，板材参数有程序号、梁长度、腹面宽度、厚度、X行程、Y行程；手动加模具参数有：刀具路线补偿选择、破碎和框架选择、端点长度补偿；自动冲压公差参数，微连接的宽度设置等并把这些公共变量传递给自动适配模具模块、优化和NC程序创建模块、模拟仿真模块等各个功能模块。
步骤2：CAD图形读取模块：首先建立CAD与CAM的连接，读取冲压图形中的所有图素，筛选出需要冲压的实体，获取实体的属性值，把属性值转换进数据定义模块定义的冲压数组Data1的对应项中并输出冲压数组Data1的数据至自动适配模具模块。
步骤3：自动适配模具模块：从CAD图形读取模块获取图素数组，对跨越行程型和夹钳死区线的图素做打断处理，打断处理完成后所有图素形成面域，对每个面域获取最大值点，最小值点，判断内外补偿设置和判端点补偿设置，求其嵌套层数，根据嵌套层数求左右补偿，求面域的质心和面积，根据面域的面积和刀具面积是否相等判断该面域是单次冲压还是多次冲压，单次冲压选直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲之一适配模具，多次冲压选直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切等类型进行适配模具；根据嵌套层数求内轮廓、外轮廓的类型相应生成工件的加工轨迹，按照其外形特征和加工的复杂程度分为四类，其一为简单内部区域加工轮廓，如孔、长圆孔、长方孔），用一次冲压完成加工的单元对象；其二规则工件轮廓，由一些圆弧和直线组成的规则外形加工轮廓，用同一模具多次冲压完成加工的对象；其三复杂加工轮廓，由一些直线或圆弧围成的任意形状的加工轮廓，用多种模具多次冲压完成加工的对象；其四特殊加工轮廓用特殊冲压方法处理：大圆的内部冲压采用大圆的内部冲压破碎处理、锁孔的内部冲压采用锁孔的内部冲压破碎处理、滚筋模具的滚筋压制以及多子模的应用；用几种模具组合方式进行适配以达到快速冲孔的目的。对以上四种不同的轮廓和图素类型按照直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲、直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切在内的类型进行适配模具，并把适配模具后的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写模块；
本步骤的词语解释：打断处理：定义打断线数组，把行程的右边线放入打断线数组，把基本区四个夹钳D工位死区的三条线（左边线，右边线，上边线共12条）放入打断线数组，把扩展区四个夹钳D工位死区的三条线（左边线，右边线，上边线共12条）也放入打断线数组，从图形数据库中取一图素，求该图素与打断线数组中25条边界线的交点，若存在交点，则在交点处打断该图素，在取另一图素进行以上处理，直到所有图素都处理完成为止；
嵌套层数求解方法：图素数组中的所有图素形成面域，对每个面域获取最大值点，最小值点，对所有面域排序，取一面域，嵌套层数赋值为零，计算该面域与其他面域的包含关系，若该面域被包含在其他面域之中，嵌套层加一，用循环语句可求出该面域的嵌套层数，若该面域的嵌套层数为奇数，则该面域为内轮廓，适配模具对内适配，若该面域的嵌套层数为偶数（包括0），则该面域为外轮廓，适配模具对外部适配，其他面域依次类推。
特殊冲压方法处理：对特殊加工轮廓，如大圆的内部冲压、锁孔的内部冲压、滚筋模具的滚筋压制等，分别采取如下处理方式： 大圆的内部冲压破碎处理，采用合适的大模具对中心部分快速冲碎，用合适的小模具沿圆的内边缘冲一圈，这样即保证了内圆的光滑度又提高了冲孔速度，克服了现有技术中只用一种模具进行破碎速度慢的缺点；锁孔的内部冲压破碎处理，用合适的大模具对锁孔的中间部分快速冲碎，用合适的小模具沿锁孔的内边缘冲一圈，用合适的长圆模具冲压锁孔的突出部分，克服了现有技术中只用一种模具进行破碎冲锁孔速度慢的缺点；滚筋模具的滚筋压制，先在滚筋形状的始端生成滚筋下压代码，在根据滚筋形状产生下压保持行进代码，在滚筋形状的末端产生滚筋结束代码，使滚筋模具抬起，现有技术中无滚筋功能；多子模，多子模的应用可在转盘模位数固定的基础上有效增加可供使用的模具数量，扩展设备加工工艺范围。结构采用在外形尺寸等同D工位上下模的模座基础上，内部安装专用的多支B工位或A工位模具；并借助数控转塔冲床模具回转装置实现子模的选择、冲压，系统自动产生各个子模的X向偏置、Y项偏置和旋转角度。
刀具偏置补偿：对于任意轮廓工件的加工轨迹的生成，刀具轨迹的可视化显示要使刀具中心轨迹偏离加工轮廓半个模具（即长方刀的宽度的一半，圆刀的半径），这种偏离称为刀具偏置补偿，有三种刀具偏置补偿，左补偿：沿刀具前进的方向相左偏离半个模具（通常指内部冲切）；中间补偿：刀具中心的轨迹与轮廓线相同；右补偿：沿刀具前进的方向相右偏离半个模具（通常指外部冲切）；
刀具端点补偿：对于一个图素（线，弧等）生成的刀具轨迹，刀具中心与起点和终点对齐，刀具轨迹在始点和终点比图素各长半个模具，称为有端点补偿；对于一个图素（线，弧等）生成的刀具轨迹，刀具端点与起点和终点对齐，刀具轨迹与图素等长，称为无端点补偿；
计算公式：设第i个图素中心点的坐标为（Xi，Yi），第i－1个图素中心点的坐标为（Xi-1，Yi-1）则：
（1）栅格：
ΔX为等值 且 ΔY为等值
（2）直线均布孔：有三种情况X方向均布孔、Y方向均布孔、斜线均布孔、
ΔX为等值 且 ΔY等于零 即等于Yi-1
或ΔX等于零即 等于Xi-1 且 ΔY为等值
ΔL为等值 中心点等距（斜线）；
（3） 圆弧均布孔：图素中心坐标的角度增量相等切在同心圆的弧上；
已知坐标内圆上三点A（X1,Y1),B(X2,Y2),C（X3,Y3) 求同心圆的圆心和半径公式 ：
其中：K1=-(X2-X1)/(Y2-Y1)
K2=-(X3-X2)/(Y3-Y2)
Px=(X1+X2)/2 Py=(Y1+Y2)/2
Qx=(X2+X3)/2 Qy=(Y2+Y3)/2
ΔA为等值，图素中心坐标的角度增量相等。
（4）圆周均布孔：图素中心坐标的角度增量相等切在同心圆上；公式与（3）相近
（5）直线剪切的加工轨迹是刀具图素组，它是由多个同把刀具图形的集合，根据偏置补偿（左偏，不偏，右偏）确定加工轨迹的方向，根据终点补偿和直线的长度确定加工轨迹的长度；刀具图素组插入起点的坐标值由以下公式计算：
设直线的起点坐标为（X1，Y1），直线长度为L，终点坐标为（X2，Y2），直线的角度为α,刀具长度为G_X 则sinv＝（Y2-Y1）/L CONV=(X2-X1)/L
有端点补偿：偏置左补偿 插入点 X＝X1 + ((G_X / 2) ×cosv)
插入点 Y= Y1 + ((G_X / 2) × sinv)
偏置右补偿 X = X1+ ((G_X / 2) × cosv) + ((G_Y / 2)× sinv)
Y=Y1+ ((G_X / 2) ×sinv) - ((G_Y / 2) × cosv)
偏置中间补偿 X=X1 + ((G_X / 2) × cosv) - ((G_Y / 2) ×sinv)
Y= Y1+ ((G_X / 2)×sinv) + ((G_Y / 2)×cosv)
无端点补偿：偏置左补偿 插入点 X＝X1+ ((G_Y / 2) ×sinv)
插入点 Y= Y1 - ((G_Y / 2) ×cosv)
偏置右补偿 X =X1 - ((G_Y / 2) ×sinv)
Y = Y1 + ((G_Y / 2) ×cosv)
偏置中间补偿 X= X---1
Y = Y1
步骤4：微连接处理模块：微连接处理模块对刀具图形组回写模块形成的刀具图形组添加微连接，微连接的种类有两种，其一是中间微连接，其二是端点微连接，添加微连接的目的是为了解决在一张板材上冲切多个零件，对已冲切的零件防止从板材上脱落采取的工艺措施，微连接的处理实质上是对刀具图形组的编辑、修改、拆分、合并，添加的微连接回写图形数据库以便优化和NC程序创建模块读取。微连接的实现 ：中间微连接 在参数窗体定义微连接的方式及微连接的长度，方式有中间和端点，当选中中间微连接时：选择已适配模具的块组，取出该块组的扩展数组，把线长度分为两端，第一段为线长度的一半减微连接的长度，第二段为线长度的一半，第一段的插入点取原插入点，第二段的插入点为通过计算获得，删除原刀具组，重新插入分开的两个刀具组，并附加上相应的扩展数组；端点微连接 在参数窗体定义微连接的方式及微连接的长度，方式有中间和端点，当选中端点微连接时：选择已适配模具的块组，取出该块组的扩展数组，判在始点加微连接还是在终点加微连接，始点加时改变始点的坐标值，终点加是改变长度，删除原刀具组，重新插入刀具组，并附加上相应的扩展数组。端点微连接的实现解决了现有技术端点微连接不容易度打断的缺点。
步骤５：优化和NC程序创建模块：优化和NC程序创建模块读取刀具图形组回写模块输出的图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型等参数放入由数据定义模块定义的优化数组，优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，并把刀具图形或刀具图形组转换成相应的G代码和M代码，创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真模块和程序执行对象中－伺服数控冲床的数控系统内。
本步骤用到的几个定义：
重定位区：有四个重定位区，即基本区，基本区的夹钳死区，扩展区（大于机床行程的区域），扩展区的夹钳死区，在实际应用中，重定位的次数越少越好；本专利中所述对每个重定位区处理是指对这四个重定位区的一个或数个。
夹钳死区避让的实现：通过以下三种避让方式使得冲头绕过夹钳死区：(1)从上向下: 从第一点（X1,Y1）Y1值大于100的点到第二点(X2,Y2)Y2值小于100的点即从上向下，若第二点的Y值小于100，有可能经过夹钳死区，判断从第一点到第二点的连线与每个夹钳死区的三个边界线(左、上、右)有无交点，若有交点，则应避让夹钳死区，方法是先插入一点（X2，100）从第一点走到这点形成连线，再从此点走向第二点形成连线。
从下向上：从第一点（X1,Y1）Y1值小于100的点到第二点(X2,Y2)Y2值大于100的点即从下向上，若第一点的Y值小于100，有可能经过夹钳死区，判断从第一点到第二点的连线与每个夹钳死区的三个边界线(左、上、右)有无交点，若有交点，则应避让夹钳死区，方法是，先插入一点（X1，100）从第一点走到这点形成连线，再从此点走向第二点形成连线。
从下向下：从第一点（X1,Y1）Y1值小于100的点到第二点(X2,Y2)Y2值小于100的点即从下向下，若第一点的Y1值和第二点Y2值都小于100，有可能经过夹钳死区，判断从第一点到第二点的连线与每个夹钳死区的三个边界线(左、上、右)有无交点，若有交点，则应避让夹钳死区，方法是，先插入第一插入点（X1，100）从第一点走到第一插入点形成连线，再插入第二插入点（X2，100）在插入第一插入点和第二插入点两点之间形成连线，再从第二插入点走向第二点形成连线。
搜索栅格和直线局部孔的方法：把同一重定位区中同一把模具冲压的孔放入搜索数组（结构同优化数组），按Y值由大到小排序，若Y相同，X由小到大排排序，把记录号赋值给15项，找与基准元素的具有相同Y值最大列个数，找与基准元素的X值相同的最大行数，重定义栅格数组，把Y值与基准ｙ相同的点放入数组栅格中，放入矩阵的第一行，把Ｘ值与基准ｘ相同的点放入数组栅格中，放入矩阵的第一列，从搜索数组中补足矩阵的其他行列，搜索数组中没有的项设置空元素（无行列点）为－1，－1，形成判断矩阵，消除空元素的行和列，压缩矩阵，分别判断行间距和列间距，产生栅格语句，并把已处理的冲点做标记，若压缩矩阵只有行或只有列时，形成直线均布孔语句格式，若不具备栅格和直线局部孔的条件，则产生单点冲语句格式。圆弧均布孔或圆周均布孔的实现原理基本同栅格，只是计算公式不同。
刀具优化：在各个重定位区中，刀具按面积的大小（或按给定的刀具序列号排列），生成刀具优化序列；
路径优化：同一个刀具，冲头从某一点出发，经过每一个待加工点，并且每个点只需要经过一次，这就是刀具加工路径优化，用数学语言描述如下：
设每把刀具冲点位置集合：P={P1,P2,P3,……Pn}
每两个冲点之间的距离为D(Pi，Pj）
步骤６：模拟仿真模块 模拟仿真模块对优化和NC程序创建模块输出的NC程序以可视化的方式进行冲点和冲孔路径显示并输出到图形数据库由数据定义模块定义的模拟层上。
所述工位：模具占据的位置，国际标准按英寸分为Ａ、B、 C 、D 、E五级，分界限分别为1/2＂，１.２＂，2＂,3.5＂,4.5＂，伺服数控冲床按国际标准分类
A 工位 <=12.7mm
B 工位<＝30.48mm且>12.7mm
C工位<＝50.8mm且>30.48mm
Ｄ工位<＝88.9mm且>50.8mm
E工位<= 114.3mm
夹钳死区避让值：
x=(模具的外套半径+40+安全距离)×2
y=模具的外套半径+15+安全距离
设D工位的外套直径为120mm,安全距离为15mm,则
Dx=(60+40+15)×2=230mm
Dy=60+15+15=90
自动编程中给定的夹钳的值是指的夹钳的中心的X值，而冲床自动检测夹钳的值有两个，X2是夹钳右边的值，X1是夹钳左边的值，夹钳X方向的宽度是80mm。自动编程中夹钳的值=X2-40或X1+40 一般情况下两者之差小于5mm即可。
图2是伺服数控冲床的CAM系统的程序流程图，主要有下列步骤：
步骤1：系统的初始化：由
数据定义模块：由201实现，数据定义模块定义模具库数组MOJU(32,9)、冲压数组DATA1(3000，16)、CAM层、模拟层以及公共变量PROGNUM 程序号,BANLENTH 板材长度,BANWIDTH 板材宽度,GAODU 翼面高度,HOUDU 厚度,CLQD 材料强度, PNum 有效孔计数等100多个，分别用于各个功能模块。
步骤2：CAD图形读取模块：202到209实现 首先建立CAD与CAM的连接，读取冲压图形库的所有图素，筛选出需要冲压的实体，获取实体的属性值，并把属性值转换进数据定义模块定义的冲压数组Data1的对应项中并输出冲压数组Data1的数据至自动适配模具模块。
步骤3：自动适配模具模块：210实现；从CAD图形读取模块获取图素数组，对图形形成面域，对每个面域获取最大值点，最小值点，判断内外补偿设置和端点补偿设置，求其嵌套层数，根据嵌套层数求左右补偿，求面域的质心和面积，根据面域的面积和刀具面积是否相等判断该面域是单次冲压还是多次冲压，单次冲压选直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲之一适配模具，多次冲压选直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切等类型进行适配模具，并把适配模具的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写模块，以便进行可视化添加微连接（中间微连接，端点微连接）。
步骤4：微连接处理模块：211实现，微连接处理模块对刀具图形组回写模块形成的刀具图形组添加微连接，微连接的种类有两种，其一是中间微连接，其二是端点微连接，添加微连接的目的是为了解决在一张板材上冲切多个零件，对已冲切的零件防止从板材上脱落采取的工艺措施，微连接的处理实质上是对刀具图形组的编辑、修改、拆分、合并，添加的微连接回写图形数据库以便优化和NC程序创建模块读取。
步骤５：优化和NC程序创建模块： 212实现，读取刀具图形组回写模块输出的图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型等参数放入由数据定义模块定义的优化数组，首先输出程序开始部分，输出图形中使用的刀具号信息表；然后输出冲压语句，在输出冲压语句时先根据行程和刀具图形划分重定位区域，对每个重定位区域内的优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，刀具路径避让夹钳死区，判断刀具图形组类型，根据其类型分别转换成直线冲切、直线步冲、单点冲、直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格等相应的G代码和M代码，每当改变重定位区时，产生重定位代码；最后输出回原点语句和程序结束语句并创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真模块和程序执行对象中－伺服数控冲床的数控系统内。
步骤６：模拟仿真模块：213到214实现，根据213需要模拟仿真，执行214模拟仿真，模拟仿真模块对优化和NC程序创建模块输出的NC程序以可视化的方式进行冲点和冲孔路径显示并输出到图形数据库由数据定义模块定义的模拟层上，退出模拟方式回到正常状态。
图3是伺服数控冲床的CAM系统数据流图；主要有两个数据流，第一个数据流从冲压图形到自动适配模具回写图形数据库，一张冲压图形经过CAD图形读取模块读取图形成为图素集合（包括圆、线、尺寸标注、多边形、矩形、圆弧、椭圆等），图素集合经过筛选、过滤成为冲压图素的集合，冲压图素的集合获取属性值并转换到冲压数组的对应位中，变成为自定义数组（即冲压数组DATA1），自定义数组经过排序生成多个面域，获取面域的属性形成面域集合，对这些面域根据嵌套关系求出各个面域的嵌套层数，形成带嵌套层数的面域集合，读入模具库信息形成模具库数组和形成所有模具的图形块为自动适配模具做准备，带嵌套层数的面域集合根据嵌套层数分为内层面域和外层面域，内层面域的面域与模具库中模具的面积、角度等参数测试该内部面域是否一次冲压，若是一次冲压则把合适的刀具图形附加到面域中；若所有模具的面积、角度都不与该内部面域相等，则对面域采用多次冲压；外部面域也采用多次冲压形成多次冲压图形组，把匹配模具的刀具图形和刀具图形组回写到图形数据库中，这些刀具图形和刀具图形组经过微连接处理模块可视化加入中间微连接和端点微连接后，供第二个数据流读取。
第二个数据流是从第一个数据流回写到图形数据库的CAM层的所有刀具图形和刀具图形组到创建NC程序，通过读取图形数据库的CAM层上的刀具图形和刀具图形组成为刀具图形和刀具图形组集合，刀具图形和刀具图形组集合通过获取属性并转换到自定义数组的对应项中，机床的行程参数与刀具图形和刀具图形组的位置关系进行重定位分区，对每个重定位分区内的刀具图形和刀具图形组按刀具尺寸由小到大排序，同把刀具按最近点排序，把已排序的数组分为两组即刀具图形类数组和刀具图形组类数组，刀具图形类数组根据类型、计算公式转换成栅格、直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、单点冲等冲压语句格式，刀具图形组类数组根据类型、计算公式转换成直线冲切、直线步冲、圆弧步冲等冲压语句格式，每当从一个冲压位置移动到另一个冲压位置时都要与夹钳位置与夹钳死区的边界进行是否绕行夹钳死区的判断，需要绕行时增加移动语句，最后输出NC程序。需要模拟时可以进行可视化模拟仿真。
图4是自动适配模具模块的程序流程图；包括以下步骤：401实现从CAD图形读取模块获取图素数组，401实现对图形形成面域，403到422实现对每个面域获取最大值点，最小值点，判断判内外补偿设置和判端点补偿设置，求其嵌套层数，423到446实现根据嵌套层数求左右补偿，求面域的质心和面积，根据面域的面积和刀具面积是否相等判断该面域是单次冲压还是多次冲压，单次冲压选直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲之一适配模具，多次冲压选直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切等类型进行适配模具，并把适配模具的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写模块，以便进行可视化添加微连接（中间微连接，端点微连接）。
图5是优化和NC程序创建模块的程序流程图；501到502实现读取刀具图形组回写模块输出的图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型等参数放入由数据定义模块定义的优化数组，首先输出程序开始部分，输出图形中使用的刀具号信息表；然后输出冲压语句，503实现在输出冲压语句时先根据行程和刀具图形划分重定位区域，504到528实现对每个重定位区域进行优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，刀具路径避让夹钳死区，判断刀具图形组类型，根据其类型分别转换成直线冲切、直线步冲、单点冲、直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格等相应的G代码和M代码，每当改变重定位区时，产生重定位代码；529到530实现输出回原点语句和程序结束语句并创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真模块和程序执行对象中－伺服数控冲床的数控系统内。
图6是子模块直线冲切的程序流程图；601实现选取要冲切的直线，直线所属于面域的质心点，内部冲压还是外部冲压选择，602实现获取直线的属性包括始点、终点、角度、线长度，选择刀具号，补偿状态等， 603到605实现旋转工位的刀具长宽转换，606到609实现求出各种刀具的节距，610实现插入基点计算坐标值，611到620实现各种终点补偿和偏置补偿的计算公式，计算出刀数及步长，621实现刀具图形的插入起点坐标，622实现形成刀具图形组，623到624实现把刀具图形组写入可视化图形库，并把属性、标识、类型、颜色附加到刀具图形组中，622实现返回上一级模块。
图7是子模块圆弧步冲的程序流程图；图8是子模块圆步冲的程序流程图；这两个子模块类似，以图7为例说明：701实现选取要冲切的圆弧，圆弧所属于面域的质心点，内部冲压还是外部冲压选择，702实现获取圆弧的属性包括始点、终点、起始角度、终止角度、弧长度，选择刀具号，补偿状态等， 703到705实现内外补偿及刀数的计算，704到713实现形成圆弧的刀具图形组，714实现刀具图形的插入起点坐标， 715到717实现把刀具图形组写入可视化图形库，并把属性、标识、类型、颜色附加到刀具图形组中，718实现返回上一级模块。
图9是子模块一次冲压（单点冲，直线均布孔，圆弧均布孔，圆周均布孔，栅格）的程序框图。901实现把一次能冲压的图素放入数组，一次冲压的图素指圆、长圆孔、长方孔、正方孔、特殊孔（如：翻边孔、壳落孔、百叶窗等），902到903实现按类型分组，每种类型按大小分子组，904到919实现栅格、直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔的适配模具，各种情况的条件判断如下：
栅格：X方向间距相等，Y方向间距等值；
直线均布孔：X方向间距相等，具有相同的Y值 或Y方向间距相等，具有相同的X值 或其中心点等距（斜线）；
圆弧均布孔：图素中心坐标的角度增量相等切在同心圆的弧上；
圆周均布孔：图素中心坐标的角度增量相等切在同心圆上；
920实现把刀具图形组写入可视化图形库，并把属性、标识、类型、颜色附加到刀具图形组中，返回上一级模块。
Claims (6)
1.一种伺服数控冲床的CAM系统，其特征是它包括如下模块：
数据定义模块：数据定义模块定义模具库数组、冲压数组、优化数组、CAM层、模拟层以及公共变量，并把数组和公共变量传递给CAD图形读取模块、模具库管理模块、参数设置模块、自动适配模具模块、刀具图形组回写模块、优化和NC程序创建模块、模拟仿真模块，每个模块调用这里定义的数组和公共变量；
参数设置模块：参数设置模块读取设置窗体的参数，存放到数据定义模块定义的公共变量中，这些参数有程序号、板材长度、板材宽度、板材厚度、X行程、Y行程、微连接方式、重定位并把这部分公共变量传递给包括自动适配模具模块、优化和NC程序创建模块、模拟仿真模块在内的各个功能模块；
模具库管理模块：模具库操作模块读取外部模具库文件的数据，对每个模具以块的形式建立模具块图形并把每个模具的数据放入模具库数组，输出模具库数组至自动适配模具模块、优化和NC程序创建模块、模拟仿真模块，输出刀具图形组的图形至刀具图形组回写模块和模拟仿真模块；
CAD图形读取模块：CAD图形读取模块读取图形库的所有图素，从中筛选出需要适配模具的图素转换进数据定义模块定义的图素数组中，并输出图素数组的数据至自动适配模具模块；
自动适配模具模块：自动适配模具模块从CAD图形读取模块获取图素数组，得到工件的加工轮廓，再根据内轮廓、外轮廓的类型相应生成工件的加工轨迹；按照其外形特征和加工的复杂程度分为四类，其一为简单内部区域加工轮廓，用一次冲压完成加工的单元对象；其二规则工件轮廓，由一些圆弧和直线组成的规则外形加工轮廓，用同一模具多次冲压完成加工的对象；其三复杂加工轮廓，由一些直线或圆弧围成的任意形状的加工轮廓，用多种模具多次冲压完成加工的对象；其四特殊加工轮廓：大圆的内部冲压采用大圆的内部冲压破碎处理、锁孔的内部冲压采用锁孔的内部冲压破碎处理、滚筋模具的滚筋压制以及多子模的应用；用几种模具组合方式进行适配以达到快速冲孔的目的；
对以上四种不同的轮廓和图素类型按照直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲、直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切在内的类型进行适配模具，并把适配模具后的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写模块；
刀具图形组回写模块：刀具图形组回写模块读取自动适配模具模块适配的刀具图形或刀具图形组，并把刀具图形或刀具图形组回写到图形数据库中以便微连接处理模块进行可视化修改或者优化和NC程序创建模块读取；
微连接处理模块：微连接处理模块对刀具图形组回写模块形成的刀具图形组添加微连接，微连接的种类有两种，其一是中间微连接，其二是端点微连接，添加微连接的目的是为了解决在一张板材上冲切多个零件，对已冲切的零件防止从板材上脱落采取的工艺措施，微连接的处理实质上是对刀具图形组的编辑、修改、拆分、合并，添加的微连接回写图形数据库以便优化和NC程序创建模块读取；
优化和NC程序创建模块：优化和NC程序创建模块读取刀具图形组回写模块输出的图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型参数放入由数据定义模块定义的优化数组，优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，并把刀具图形或刀具图形组转换成相应的G代码和M代码，创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真模块和伺服数控冲床的数控系统执行。
2.根据权利要求1所述的伺服数控冲床的CAM系统，其特征是所述自动适配模具模块包括：自动适配模具模块从CAD图形读取模块获取图素数组，对图形形成面域，对每个面域获取最大值点，最小值点，判断判内外补偿设置和判端点补偿设置，求其嵌套层数，根据嵌套层数求左右补偿，求面域的质心和面积，根据面域的面积和刀具面积是否相等判断该面域是单次冲压还是多次冲压，单次冲压选直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲之一适配模具；多次冲压选直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切类型进行适配模具；把适配模具的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写模块，以便进行可视化添加包括中间微连接和端点微连接的微连接。
3.根据权利要求1所述的伺服数控冲床的CAM系统，其特征是所述优化和NC程序创建模块还包括：读取刀具图形组回写模块输出到图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型参数放入由数据定义模块定义的优化数组，首先输出程序开始部分，输出图形中使用的刀具号信息表；然后输出冲压语句，在输出冲压语句时先根据行程和刀具图形划分重定位区域，对每个重定位区域内的优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，刀具路径避让夹钳死区，判断刀具图形组类型，根据其类型分别转换成与直线冲切、直线步冲、单点冲、直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格相应的G代码和M代码，每当改变重定位区时，重新产生重定位代码；最后输出回原点语句和程序结束语句并创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真模块和程序执行对象中－伺服数控冲床的数控系统内。
4.一种伺服数控冲床的CAM加工方法，其特征是它包括如下步骤：
数据定义步骤：数据定义步骤定义模具库数组、冲压数组、优化数组、CAM层、模拟层以及公共变量，并把数组和公共变量传递给CAD图形读取步骤、模具库管理步骤、参数设置步骤、自动适配模具步骤、刀具图形组回写步骤、优化步骤和NC程序创建步骤、模拟仿真步骤，每个步骤调用这里定义的数组和公共变量；
参数设置步骤：参数设置步骤读取设置窗体的参数，存放到数据定义步骤定义的公共变量中，这些参数有程序号、板材长度、板材宽度、板材厚度、X行程、Y行程、微连接方式、重定位并把这部分公共变量传递给包括自动适配模具步骤、优化步骤和NC程序创建步骤、模拟仿真步骤在内的各个功能步骤；
模具库管理步骤：模具库操作步骤读取外部模具库文件的数据，对每个模具以块的形式建立模具块图形并把每个模具的数据放入模具库数组，输出模具库数组至自动适配模具步骤、优化步骤和NC程序创建步骤、模拟仿真步骤，输出刀具图形组的图形至刀具图形组回写步骤和模拟仿真步骤；
CAD图形读取步骤：CAD图形读取步骤读取图形库的所有图素，从中筛选出需要适配模具的图素转换进数据定义步骤定义的图素数组中，并输出图素数组的数据至自动适配模具步骤；
自动适配模具步骤：自动适配模具步骤从CAD图形读取步骤获取图素数组，得到工件的加工轮廓，再根据内轮廓、外轮廓的类型相应生成工件的加工轨迹；按照其外形特征和加工的复杂程度分为四类，其一为简单内部区域加工轮廓，用一次冲压完成加工的单元对象；其二规则工件轮廓，由一些圆弧和直线组成的规则外形加工轮廓，用同一模具多次冲压完成加工的对象；其三复杂加工轮廓，由一些直线或圆弧围成的任意形状的加工轮廓，用多种模具多次冲压完成加工的对象；其四特殊加工轮廓：大圆的内部冲压采用大圆的内部冲压破碎处理、锁孔的内部冲压采用锁孔的内部冲压破碎处理、滚筋模具的滚筋压制以及多子模的应用；用几种模具组合方式进行适配以达到快速冲孔的目的；
对以上四种不同的轮廓和图素类型按照直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲、直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切在内的类型进行适配模具，并把适配模具后的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写步骤；
刀具图形组回写步骤：刀具图形组回写步骤读取自动适配模具步骤适配的刀具图形或刀具图形组，并把刀具图形或刀具图形组回写到图形数据库中以便微连接处理步骤进行可视化修改或者优化和NC程序创建步骤读取；
微连接处理步骤：微连接处理步骤对刀具图形组回写步骤形成的刀具图形组添加微连接，微连接的种类有两种，其一是中间微连接，其二是端点微连接，添加微连接的目的是为了解决在一张板材上冲切多个零件，对已冲切的零件防止从板材上脱落采取的工艺措施，微连接的处理实质上是对刀具图形组的编辑、修改、拆分、合并，添加的微连接回写图形数据库以便优化和NC程序创建步骤读取；
优化和NC程序创建步骤：优化和NC程序创建步骤读取刀具图形组回写步骤输出的图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型参数放入由数据定义步骤定义的优化数组，优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，并把刀具图形或刀具图形组转换成相应的G代码和M代码，创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真步骤和伺服数控冲床的数控系统执行。
5.根据权利要求4所述的伺服数控冲床的CAM加工方法，其特征是所述自动适配模具步骤包括：自动适配模具步骤从CAD图形读取步骤获取图素数组，对图形形成面域，对每个面域获取最大值点，最小值点，判断判内外补偿设置和判端点补偿设置，求其嵌套层数，根据嵌套层数求左右补偿，求面域的质心和面积，根据面域的面积和刀具面积是否相等判断该面域是单次冲压还是多次冲压，单次冲压选直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格、单点冲之一适配模具；多次冲压选直线剪切、直线步冲、圆弧步冲、窗口冲切类型进行适配模具；把适配模具的刀具图形或刀具图形组传递给刀具图形组回写步骤，以便进行可视化添加包括中间微连接和端点微连接的微连接。
6.根据权利要求4所述的伺服数控冲床的CAM加工方法，其特征是所述优化和NC程序创建步骤还包括：读取刀具图形组回写步骤输出到图形数据库的CAM层的所有刀具图形或刀具图形组，并把刀具信息，刀具图形组的坐标值，刀具适配类型参数放入由数据定义步骤定义的优化数组，首先输出程序开始部分，输出图形中使用的刀具号信息表；然后输出冲压语句，在输出冲压语句时先根据行程和刀具图形划分重定位区域，对每个重定位区域内的优化数组按刀具号排序，相同的刀具号按最近点排序，刀具路径避让夹钳死区，判断刀具图形组类型，根据其类型分别转换成与直线冲切、直线步冲、单点冲、直线均布孔、圆弧均布孔、圆周均布孔、栅格相应的G代码和M代码，每当改变重定位区时，重新产生重定位代码；最后输出回原点语句和程序结束语句并创建NC程序，输出NC程序至模拟仿真步骤和程序执行对象中－伺服数控冲床的数控系统内。
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