TWI244014B

TWI244014B - A system and method for computer aided manufacturing for punch

Info

Publication number: TWI244014B
Application number: TW092119077A
Authority: TW
Inventors: Ze-Jun Dai; Xiao-Bing Gao; Jin-Song Li; Zhi-Hui Wang; Wei Shao
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-11-21
Also published as: TW200502804A; US7228196B2; US20050010325A1

Description

1244014 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】本發明係關於一種電腦輔助製造系統及方法，特別係關於鈑金沖壓之電腦輔助製造系統及方法。【先前技術】現代企業的競爭越來越激烈，為了保證企業的市場競爭地位，如何提高生產效率已成為企業的一大關注焦點。隨者電腦硬體性能的提南及價格的降低’電腦在飯金沖壓活動中的應用得到了普及，大大提升了鈑金沖壓的速度及質量。目前的鈑金沖壓主要通過應用CAD建立三維模型、定義加工工件、生成刀具執跡，最終生成加工代碼，再通過軟盤、便攜機或DNC的方式傳輸到加工中心進行零件實體的加工。目前的鈑金沖壓所存在的不足：從建立模型到最終生成加工代碼需要人去管控，不能實現整個鈑金沖壓作業的流水化。為解決上述缺點，需要提供一種鈑金沖壓之電腦輔助製造系統及方法，其可根據客戶圖檔進行自動化選刀，裝刀與排刀，刀盤優化，模擬加工狀態及將相關的生管資料導入生管系統並由生管系統生成一用於加工現場的報表，從而提高勞動生產率和減輕操作員的勞動強度及減少人為錯誤操作。【發明内容】本發明之主要目的在於提供一種鈑金沖壓之電腦輔助製造系統及方法，•其可根據客戶圖檔進行自動化選刀，裝

第.11頁 1244014 五、發明說明（2) 刀與排刀，刀盤優化，模擬加工狀態及將相關的生管資料導入生管系統並由生管系統生成一用於加工現場的報表，其中相關的生管資料包括：CNC代碼文件、機床型號、力口工資料及材質。本發明揭露了一種鈑金沖壓之電腦輔助製造系統及方法。該鈑金沖壓之電腦輔助製造系統包括有一伺服器，一資料庫，複數客戶端電腦。複數客戶端電腦，藉由網路與一伺服器連接；伺服器藉由資料庫連接與一資料庫相連；客戶端電腦藉由網路訪問伺服器，查看加工狀態及加工圖檐了解力〖工情況。資料庫存儲的内容包括有：客戶圖槽、刀具資料、刀盤資料、排刀資料、相關生管資料、加工圖檔、報表。其中伺服器根據工件圖元的特性參數及允許的加工誤差範圍進行選刀，裝刀並排刀，刀盤優化，模擬加工狀態，將CNC代碼、機床型號、加工資料及材質導入生管系統由生管系統生成一報表，該報表給現場加工提供了 --個實物使用清單和加工情況的報告。本發明還提供一種鈑金沖壓之電腦輔助製造方法，該方法包括有如下步驟：（a )讀取客戶圖檔並獲得工件信息；（b )根據圖元形狀、尺寸及客戶允許加工誤差範圍選擇刀具；（c )裝刀並排刀，記錄排刀資料；（d )以刀盤切換刀具時間最短為原則進行刀盤優化；（e )生成CNC 代碼；（f )代碼模擬；（g )生成一報表，給現場加工提供實物使用清單及加工情況報告。【實施方式】 *

J

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如第一圖所示’係為本發明鈑金沖壓之命 / %聰輔盼制邊糸統之硬體架構圖。分散式分佈的複婁丈客戶、網路4與一伺服器1相連；該伺服器1藉由一遠 χ曰 —。文媒b I —資料庫2相連；一生管系統3藉由一網路4與一伺服哭Ί 1、、志、# , 人的上相連。直 Τ，網路4係為一種電子網路，其可以為企業内部網（、 Intranet )、網際網路（internet )或其他類型網路；連接5係一種資料庫連接，如開放式資料庫連接（卟⑽

Database Connectivity，ODBC)，或者 java 資料庫連接 (Java Database Connectivity，JDBC)等。客戶端電腦

6為客戶提供互動式使用者界面，客戶藉之可查看加工圖

檔反映的加工情況及排刀情況。資料庫2，用於存儲客戶圖檔、刀具資料、刀盤資料、排刀資料、相關生管資料、加工圖檔、報表等。其中，客戶圖檔包含了複數工件，工件包含複數圖元；所述圖元為用來加工的最小單位。刀具資料記錄了每一種型號刀具的規格及特性參數；刀盤資料記錄了刀盤中所有刀具型號、刀位大小及分佈情況；排刀資料§己錄了母把刀具在刀盤中的刀位及最佳加工路徑（同把刀具的加工順序）。相關生管資料包括有：機床型號、材質、加工資料、CNC代碼文件。伺服器i，用於讀入客戶圖檔並獲得工件信息，選擇刀具，裝刀並排刀，刀盤優化，生成CNC代碼，CNC代碼模擬，將CNC代碼、機床型號' 加工貢料及材質導入生管系統由生管系統生成一報表。其中’排刀係給同一把刀具排定最佳加工路經。如第二圖所示’，係為本發明所述伺服器之功能模組圖

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。該伺服器i包括有一客戶圖檔處理模組1〇、—刀呈权組20、一選刀模組30、一排刀模組4〇、一刀停化模又 H 一 CNC代碼生成模組60、—CNC代碼模擬模組及= :0。其中客戶圖播處理模組i 〇係用於藉由網路，來自客戶端電腦6的圖檔，存儲於資料庫2中，並 2:取ΐ二圖ΐ、獲得圖檔中的工件信息。刀具維護模組、 :^修改刀具的特性參數、刪除或替換刀具。選刀差r n i =用於根據圖元的特性參數及客戶允許的加工誤 —靶圍坻擇取優的刀具。其中’目元的特性參數包括 :的形狀、尺寸。丨該模組包括有一條件維護子模组31〇、口匹配子模組3 2 0及一檢索子模組3 3〇。其中 d用戶於分根據圖7^的形狀，'尺寸計算精確條件，根據材果確條件及模：：：J : : : J範：計算模糊條件，戶斤述精 i t二:^工圖…配子模組32。用於根據二 ::=1刀盤中的刀具進行匹配。當刀盤中的刀應刀且資匹=日” I索子模組3 3 〇到資料庫中檢索相對找到相：二刀模組4°用於根據刀盤型號和刀具的規格加工路押。P^衣刀皿亚排疋同一把刀具的最佳 77 ^ ^ ^ ^ "cNC^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 刀盤資料生成r wr ”、、成扠組6 0用於根據優化後的模組7〇用於 &碼並存儲於資料庫2中。CNC代碼模擬代碼，杳=根據生成的CNC代碼模擬出加工狀態，分析CNC 曰刀具修改錯誤CNC代碼，生成一加工圖檔並

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五、發明說明（5) 存儲於資料庫2中。生管模組80用於將CNC代碼、機床型號、加工資料及材貝導入生管系統3由生管系統3計算加工工時及板材利用率並生成一用於現場加工的報表。

如第二圖所示，係為本發明鈑金沖壓之電腦輔助製造系統及方法之作業流程圖。客戶圖彳當處理模組1 〇讀取客戶圖檔並後得工件k息（步驟g 3 0 1 )。選刀模組3 0根據客戶圖檔中圖元的形狀、尺寸及允許的誤差範圍選擇刀具（少驟S3 0 2 )。排刀模組40根據刀盤型號及刀具規格找到相應的刀位把刀具裝入刀盤並排定同一把刀的最佳加工路徑（步驟Sf3 0 3 )。刀盤優化模組5 〇按照刀具的加工順序以刀盤切換刀具時間最短為原則對刀盤上的刀具重新排列優化（步驟S 3 0 4 )。C N C代碼生成模組6 〇根據優化後所得的刀盤資料生成CNC代碼（步驟S3 0 5 )。CNC代碼模擬模組70分析每行 C N C代碼’查询刀具無誤後模擬加工狀態（步驟s 3 〇 6 )。生I杈組8 0將CNC代碼、機床型號、加工資料及材質導入生g π統3，由生管糸統3計算加工工時及板材利用率並生成一用=現場加工的報表（步驟s 3 〇 7 )。

么纟、如第四圖所不，係為本發明鈑金沖壓之電腦輔助製造不j及方法之自動化選刀流程圖。客戶圖檔處理模組1 〇讀 =〇尸/!^並獲得工件信息（步驟s4(n)。條件維護子模杆硇彳欠X杜各4戶圖棺中圖元的形狀及尺寸大小計算圖元的斗月確條件，抱姑康加工材處及刀具加工的允許誤差範圍計算圖兀的板糊條杜，止_ 9 ^ ^ .、牛（y V S 4 0 2 )。匹配子模組3 2 0首先判斷疋否之丽處理以.门過相同的圖元（步驟S4 0 3 )，如果之前處理

1244014 五、發明說明（6) 過相同的圖元，則選擇相同的刀具（步驟S 4 0 4 );如果沒處理過相同的圖元，則判斷刀盤中是否有與圖元精確條件匹配的刀具（步驟S4 0 5 )，如果刀盤中有與圖元精確條件匹配的刀具，則選擇刀盤上相匹配的刀具（步驟S 4 0 6 )。如果刀盤中沒有與圖元精確條件匹配的刀具，則檢索子模組3 3 0根據圖元的精確檢索條件到資料庫中檢索相應刀具資料（步驟S4 0 7 )，判斷資料庫中是否有相對應的刀具資料（步驟S4 0 8 )，如果有相對應的刀具資料，則依據刀盤型號、刀位大小及刀具規格判斷刀盤是否能裝該刀具（步驟S4 0 9 )，如果沒有相對應的刀1具資料或刀盤不能裝該刀具，則匹配子模組3 2 0判斷刀盤中是否有與圖元模糊條件匹配的刀具（步驟S 4 1 0 )，如果刀盤中有與圖元的模糊條件匹配的刀具，則選擇相對應的刀具（步驟S4 1 1 )。如果刀盤中沒有與圖元的模糊條件匹配的刀具，則檢索子模組 3 3 0根據圖元的模糊檢索條件到資料庫中檢索相對應的刀具資料（步驟S41 2 )。排刀模組40根據刀盤型號和刀具規格找到相應的刀位把上述選擇的刀具裝入刀盤，排定同一把刀的最佳加工路徑（即對圖元進行排刀），並記錄排刀資料（步驟S413 )。，如第五圖所示，係為本發明鈑金沖壓之電腦輔助製造系統及方法之刀盤優化流程圖。首先由刀盤優化模組5 0讀取儲存在資料庫中的排刀資料（步驟S5 0 1 ) ◦確定刀具加工順序（步驟S502)。選擇一基準刀具，為該刀具指定一個刀位（步驟S 5 0 3 ·)。依據刀具規格判斷其它剩下的刀具

第16頁 1244014 五、發明說明（7) ^否為固定刀具（步驟S5 0 4 )，如果是固定刀具，則把固疋刀具裝入固定的刀位（步驟S505 );如果不是固定刀具 ’則判斷是否能夠同徑優化（步驟S5 0 6 )，其中，同徑優，係把兩把連續的同類型刀具置於同一徑上。如果能夠同從優化，則把連續兩把刀裝在刀盤同一徑上。如果不能夠同梭優化’則計算刀盤中未優化的刀具與前一把刀具的夹角，將當前刀具置於與前一把刀具夾角最小的刀位S步驟 s 5 0 7 )，記錄優化後的刀盤資料（步驟s 5 〇 9 ) ，c n c代碼生成模組60結合優化後的刀盤資料生成CNC代碼並存儲於資料庫中（步4s510 )。 ' 如第/、圖所不，係為本發明鈑金沖壓之電腦輔助製造系統及方法之CMC代碼模擬流程圖。_CNC代碼模擬模组7〇讀取CNC代碼文件（步驟S601 )，依據CNC代碼文中、旦規格建立刀具形狀，結合刀具加工順序來 Τ ' J水姨擬加工肸能〔步驟S 6 0 2 )，依據加工狀態判斷刀具c N C代m 心正確（步驟S6 0 3 )，如果不正確，則修改刀耳$ /、 CNC代碼（步驟S6 04 )，如果正確，則生成/、特性爹數及力乂力σ工圖g ，俘存加工圖檔及CNC文件。 & 示以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，、甘、之使用功效，凡其他未脱離本發明所揭示；^已達廣泛夂積神下所穿洛之均等變化或修飾，均應包含在下述之申4主明專利範圍内。

1244014 圖式簡單說明 [ 圖示簡 ασ 早說明 ] 第一圖係為本發明鈑金沖壓之電腦輔助製造系統之硬體架構圖〇第二圖係為本發明伺服器之功能模組圖。第二圖係為本發明鈑金沖壓之電腦輔助製造系統之作業流程圖〇第四圖係為本發明鈑金沖壓之電腦輔助製造系統之選刀流程圖〇第五圖係為本發明鈑金沖壓之電腦輔助製造系統之刀盤優化流程圖〇 1 第圖係為本發明鈑金沖壓之電腦輔助製造系統之代石馬模擬流程圖〇 [ 主要元件符號說明】伺服器 1 資料庫 2 生管系統 3 網路 4 連接 5 客戶端電腦 6 客戶圖才當處理模組 10 刀具維護模組 20 選刀模組 30 條件維護子模組 310 匹配子模組 % 320

第18頁 1244014 圖式簡單說明檢索子模組 330 排刀模組 40 刀盤優化模組 50 CNC代碼生成模組 60 CNC代碼模擬模組 70 生管模組 80 画__ 第19頁

Claims

1244014 六、申請專利範圍 1. 一種鈑金沖壓之電腦輔助製造系統，其可自動化選刀、裝刀及排刀、刀盤優化、模擬加工狀態其包括有一伺服器及透過網路相連接之複數客戶端電腦，其中：客戶端電腦，可查詢加工圖檔，藉由該加工圖檔查看刀具的排刀和加工情況；資料庫，用於存儲客戶圖檔、刀具資料、刀盤資料、排刀資料、相關生管資料、加工圖檔、報表；伺服器，包括有：一選刀模組，係用於讀取客戶圖檔，獲得工件信息，並根據工件中圖元的形狀、尺寸大小及客戶1允許的加工誤差範圍選擇最優的刀具來加工圖元；一刀盤優化模組，以刀盤切換刀具時間最短為原則按照刀具加工順序重新對刀盤上的刀具進行排列優化；一CNC代碼生成模組，其可依據優化後的刀盤資料生成 CNC代碼文件，並存儲於資料庫；一 C N C代碼模擬模組，其可藉由C N C代碼文件模擬出加工狀態，判斷CNC代碼及刀具是否正確，並生成一加工圖檔。 2. 如申請專利範圍第1項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造系統，其中伺服器還包括有一客戶圖檔處理模組，用於接收來自客戶端的圖檔，並存儲於資料庫中。 3. 如申請專利範圍第1項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造系統，其中伺服器還包括有一刀具維護模組，係用於根據加工要求修改特性參數、刪除或替換刀具。

第.20頁 1244014 六、申請專利範圍 4. 如申請專利範圍第1項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造系統，其中伺服器還包括一排刀模組，係用於根據圖元的分佈確定最佳的加工路徑並記錄排刀資料。 5. 如申請專利範圍第1項所述之鈑金沖壓之電腦辅助製造系統，其中伺服器還包括有一生管模組，其可根據資料庫提供的相關生管資料計算加工工時、板材利用率、並生成一用於現場加工的報表。 6. 如申請專利範圍第1項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造系統，其中選刀模組還包括一條件維護子模組，係用於計算圖元的精確條件及模糊條件i。 7. 如申請專利範圍第1項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造系統，其中選刀模組還包括一匹配子模組’係用於刀盤中刀具與圖元的精確及模糊條件匹配。 8. 如申請專利範圍第1項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造系統，其中選刀模組還包括一檢索子模組，其可用於當刀盤中沒有刀具能與圖元匹配時檢索條件到資料庫中檢索相應的刀具資料。 9. 一種鈑金沖壓之電腦輔助製造方法，其可自動化選刀、裝刀及排刀、刀盤優化、模擬加工狀態，該方法包括有如下步驟：讀取客戶圖檔並獲得工件信息；根據圖元形狀、尺寸及客戶允許加工誤差範圍選擇刀具裝刀並排定同一 •把刀具的最佳加工路徑，記錄排刀資料

第21頁 1244014 、申請專利範圍以刀盤切換刀具時間最0為原則對刀盤中的進行排列優化；〃、的刀位根據優化後的刀盤資料生成CNC代碼，並存中；於賁料庠讀取CNC代碼文件，模擬加工狀態，分析CNC代碼' 刀具，判斷CNC代碼及刀具是否正確，如果正^崔亚查詢生成加工圖檔，保存力口工圖檔及CNC文件；，貝1J 力口將相關生管數據導入生管系統，並由生管系统計曾工時及板材利用率，生成，用於現場加工報表。 1 0.如申請專利範圍第9項所述之飯金沖壓之電腦輔助制、生1 方法，其中選择刀具步驟包括根據圖元形狀、尺衣造材、各戶允终的力σ工誤差範圍么別計算精確條件和“板條件，判斷是否之前處理過相同的圖元，如果之&板糊過相同的圖元，則選擇相同的刀具。則處理 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之鈑金沖壓之電腦輔 ♦ 造方法，其中選擇刀具步驟還包括如果沒有處X 助W 的圖元，則判斷刀盤中是否有與圖元精確條侏相同具，如果有匹配的刀具，則選擇刀盤上相匹配的刀勺刀 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項所述之鈑金沖壓之電腦輔旦〃、命。造方法，其中選擇刀具步驟還包括如果刀盤中沒有1 元的精確條件相匹配的刀異，則利用精確條件^次/與圖中去檢索是否有相對應的刀具資料，如果有相應^料庫資料，則判斷刀•盤是否能装該刀具，如果能裝該刀^具

1244014 六、申請專利範圍則選擇該刀具。 1 3.如申請專利範圍第1 1項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造方法，其中選擇刀具步驟還包括如果刀盤不能裝該刀具，判斷是否刀盤中有與圖元模糊條件匹配的刀具，如果有與圖元模糊條件匹配的刀具，則選擇該刀具。 1 4.如申請專利範圍第1 2項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造方法，其中選擇刀具步驟還包括如果沒有與圖元模糊條件匹配的刀具，則利用模糊條件到資料庫中去檢索相應的刀具資料。 1 5.如申請專利範圍第9項所述之鈑金沖ΐ之電腦輔助製造方法，其中對刀盤中刀具的刀位進行排列的優化步驟還包括讀入排刀資料，確定加工順序，選擇基準刀具，依據刀具規格判斷是否為固定刀具，如果是固定刀具，則將固定刀具裝在固定刀位上。 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造方法，其中對刀盤中刀具的刀位進行排列的優化步驟還包括如果不是固定刀具，則判斷是否能同徑優化，如果能夠同徑優化，則同徑優化。 1 7.如申請專利範圍第1 5項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造方法，其中對刀盤中刀具的刀位進行排列優化步驟還包括如果不能同徑優化，則計算未優化刀具與前一把刀的炎角，將當前刀具置於與前一把刀具失角最小的刀位 ’記錄刀盤貢料’生成C N C代碼並保存。 1 8.如申請專利範圍第9項所述之鈑金沖壓之電腦輔助製造

第.23頁 1244014 六、申請專利範圍方法，其中代碼模擬步驟還包括如果CNC代碼及刀具不正確，則修改刀具特性參數及CNC代碼。