合理規劃套料 控制構件切割精度的分析

朱以清

（中海工業〈江蘇〉有限公司 江蘇 揚州 225200）

0 引言

船舶生產過程中，通常認為數控下料的切割質量和精度，主要在于切割機的質量，總在數控切割機上尋找原因、改進措施，從而忽視了編程套料軟件的重要性。實踐證明，編程套料軟件也是影響零件切割質量和精度的一個重要因素。因此合理規劃套料，一定程度上可以起到避免零件缺陷，提供高合格率的零件給下道工序安裝制作。

表1

1 船舶船體結構零件數控切割精度控制的概念與意義

造船中的切割精度控制是以船體建造標準為基本原則，通過科學管理的方法和相應的工藝手段對套料、切割的全過程進行尺寸精度分析與控制。它的目的是最大限度地減少現場修整工作量，提高工作效率，降低建造成本，保證零件質量。

表2 mm

合理的精度要求不僅能保證產品質量的需要，而且直接關系到船舶建造成本的高低。對于一般零件來說，降低切割下料精度往往能使生產成本也隨之減少。但是在船臺裝配精度要求不變的情況下，切割精度過低，勢必增加下道工序的修整工作量，使得生產成本增加，得不償失。因此，保證零件的切割精度是必須的。

2 結構零件套料對切割精度的影響因素分析

在切割的零件精度缺陷超標的數量中，經統計約有20%左右的不合格量，是由于上道工序，套料人員編排套料不合理、參數設置有誤造成的，如表1示。

3 改進措施，合理規劃套料

中國造船質量標準對切割精度偏差做了如下規定，如表2示：結合上述分析的影響因素，對超出標準規定要求的不合格零件，在上道工序套料排板時，采取改進措施，合理規劃套料。

3.1 在選擇引割點、切割方向時，一定要做到讓零件一直受大鋼板的牽制

在套料過程中多采用共邊切割。對于形狀不太規則的窄長零件，在套料編排時應使零件相對應部位的切割線保留30mm左右，使零件有一定的牽制，由此來限制零件變形過大。

3.2 對自由邊緣有缺口的零件，在設置引割線長度時，選擇系統推薦值，通常為1cm，引割線選擇切點介入切割，盡量避免帶角度

3.3 共邊引起的誤差，如果使用共邊，補償量、實際割縫寬度、工件共邊處的間距必須一致，如果不一致會造成零件尺寸一個大一個小的情況

3.4 繪圖或套料過程中存在著忽略形成圖形尺寸錯誤，這時能夠經過檢驗尺寸找出緣由，修改圖形重新讀入零件庫套料

3.5 折邊肘板開裂與套料板紋理有關

鋼板紋理指鋼板軋制后在內部和表面留下與壓延方向相同的“結晶紋理”，鋼板在此方向上的抗拉強度、屈服強度、沖擊韌性最佳，折邊零件在套料時的排列方向需考慮此鋼板紋理。套料軟件系統可通過紋理約束對其排列方向進行定義。使用紋理指零件因其形狀或內部特性的不同，必須與材料的紋理形式相對齊，套料旋轉角定義只允許0度或180度。

3.6 數控代碼的正確性和代碼的優化是切割質量好精度高的基本要求

代碼不正確后續工作做得再好也不能割出好的零件，比如生成的代碼尺寸數據錯誤或補償方向錯誤；或者代碼存在累積誤差，造成小范圍尺寸無問題，線段很多時存在較大誤差，形成切入點引入與引出存在錯位的現象，會造成鋼板套料時零件間距偏差，因此編程套料軟件的穩定性、代碼優化的合理性非常重要。軟件穩定性好，自動修正切割機累積誤差，優化樣條線防抖動，智能防變形，支持不封閉圖形可以實現任意共邊和連割等功能。

3.7 增加刀嘴路徑補償后的尖角過渡處理

防止在零件圖形在進行刀具路徑補償后出現的輪廓線斷線、失真等問題。

3.8 套料中選擇合理的引割線，常用的有直線段和園弧段引割，在tribon系統中可選擇園弧段，零度角切點切割，零件邊緣光滑、零件外觀質量好

3.9 套料軟件自動生成的切割指令里，取消切割補償語句，改由切割機本身添加，針對每臺切割機本身的特點，切割補償值應個性化設置

4 結語

影響零件切割質量和精度的原因很多，如切割機本身的因素：受導軌平行度、直線度，齒輪或鋼帶等的傳動精度影響，切割平臺的程度度也影響零件精度；受運動控制卡、脈沖當量、伺服及伺服驅動等影響，脈沖當量假如調不準確，會形成切割圓不圓、大零件尺寸不對等Issue(問題)。另外還有外界因素：等離子電源功率不同、切割速度、氣體流量、切割電流等等。套料排板因素也是其中一部分，如果合理規劃好套料，就能很好的規避這部分的不利因素，對做好造船精度控制是有利的，也是必須的。

［1］中國造船質量標準[S].中國標準出版社，2005.