合理规划套料 控制构件切割精度的分析

朱以清

（中海工业〈江苏〉有限公司 江苏 扬州 225200）

0 引言

船舶生产过程中，通常认为数控下料的切割质量和精度，主要在于切割机的质量，总在数控切割机上寻找原因、改进措施，从而忽视了编程套料软件的重要性。实践证明，编程套料软件也是影响零件切割质量和精度的一个重要因素。因此合理规划套料，一定程度上可以起到避免零件缺陷，提供高合格率的零件给下道工序安装制作。

表1

1 船舶船体结构零件数控切割精度控制的概念与意义

造船中的切割精度控制是以船体建造标准为基本原则，通过科学管理的方法和相应的工艺手段对套料、切割的全过程进行尺寸精度分析与控制。它的目的是最大限度地减少现场修整工作量，提高工作效率，降低建造成本，保证零件质量。

表2 mm

合理的精度要求不仅能保证产品质量的需要，而且直接关系到船舶建造成本的高低。对于一般零件来说，降低切割下料精度往往能使生产成本也随之减少。但是在船台装配精度要求不变的情况下，切割精度过低，势必增加下道工序的修整工作量，使得生产成本增加，得不偿失。因此，保证零件的切割精度是必须的。

2 结构零件套料对切割精度的影响因素分析

在切割的零件精度缺陷超标的数量中，经统计约有20%左右的不合格量，是由于上道工序，套料人员编排套料不合理、参数设置有误造成的，如表1示。

3 改进措施，合理规划套料

中国造船质量标准对切割精度偏差做了如下规定，如表2示：结合上述分析的影响因素，对超出标准规定要求的不合格零件，在上道工序套料排板时，采取改进措施，合理规划套料。

3.1 在选择引割点、切割方向时，一定要做到让零件一直受大钢板的牵制

在套料过程中多采用共边切割。对于形状不太规则的窄长零件，在套料编排时应使零件相对应部位的切割线保留30mm左右，使零件有一定的牵制，由此来限制零件变形过大。

3.2 对自由边缘有缺口的零件，在设置引割线长度时，选择系统推荐值，通常为1cm，引割线选择切点介入切割，尽量避免带角度

3.3 共边引起的误差，如果使用共边，补偿量、实际割缝宽度、工件共边处的间距必须一致，如果不一致会造成零件尺寸一个大一个小的情况

3.4 绘图或套料过程中存在着忽略形成图形尺寸错误，这时能够经过检验尺寸找出缘由，修改图形重新读入零件库套料

3.5 折边肘板开裂与套料板纹理有关

钢板纹理指钢板轧制后在内部和表面留下与压延方向相同的“结晶纹理”，钢板在此方向上的抗拉强度、屈服强度、冲击韧性最佳，折边零件在套料时的排列方向需考虑此钢板纹理。套料软件系统可通过纹理约束对其排列方向进行定义。使用纹理指零件因其形状或内部特性的不同，必须与材料的纹理形式相对齐，套料旋转角定义只允许0度或180度。

3.6 数控代码的正确性和代码的优化是切割质量好精度高的基本要求

代码不正确后续工作做得再好也不能割出好的零件，比如生成的代码尺寸数据错误或补偿方向错误；或者代码存在累积误差，造成小范围尺寸无问题，线段很多时存在较大误差，形成切入点引入与引出存在错位的现象，会造成钢板套料时零件间距偏差，因此编程套料软件的稳定性、代码优化的合理性非常重要。软件稳定性好，自动修正切割机累积误差，优化样条线防抖动，智能防变形，支持不封闭图形可以实现任意共边和连割等功能。

3.7 增加刀嘴路径补偿后的尖角过渡处理

防止在零件图形在进行刀具路径补偿后出现的轮廓线断线、失真等问题。

3.8 套料中选择合理的引割线，常用的有直线段和园弧段引割，在tribon系统中可选择园弧段，零度角切点切割，零件边缘光滑、零件外观质量好

3.9 套料软件自动生成的切割指令里，取消切割补偿语句，改由切割机本身添加，针对每台切割机本身的特点，切割补偿值应个性化设置

4 结语

影响零件切割质量和精度的原因很多，如切割机本身的因素：受导轨平行度、直线度，齿轮或钢带等的传动精度影响，切割平台的程度度也影响零件精度；受运动控制卡、脉冲当量、伺服及伺服驱动等影响，脉冲当量假如调不准确，会形成切割圆不圆、大零件尺寸不对等Issue(问题)。另外还有外界因素：等离子电源功率不同、切割速度、气体流量、切割电流等等。套料排板因素也是其中一部分，如果合理规划好套料，就能很好的规避这部分的不利因素，对做好造船精度控制是有利的，也是必须的。

［1］中国造船质量标准[S].中国标准出版社，2005.