优化坡口切割，设计至关重要

文／Paul Ikeda·SigmaNEST

坡口切割是一种边缘切割，通常用于为焊接准备钢板部件。此外，在对板材、管材、复合材料等进行坡口切割时，热切割、砂轮切割和机械加工都会带来一系列不同的考虑。无论零件有多简单或多复杂，这一工艺都需要对机器和材料有全面了解。

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⑴ SigmaNEST 中 零 件 的2D 视图，结合坡口切割特征和特定几何图形，如图1 所示。

图1 结合坡口切割特征和特定几何图形

⑵3D 机床数控模拟，切割和机床定位的可视化如图2所示。

图2 3D 机床数控模拟

⑶程序员可以使用修改方向等手动功能对机器转子和倾斜角度进行微调，如图3 所示。

图3 对机器转子和倾斜角度进行微调

⑷坡口零件套料2D 模拟NC 路径，如图4 所示。

图4 坡口零件套料2D 模拟NC 路径

⑸3D 模拟坡口套料切割，用户可以检查零件间干涉或板材间隙，如图5所示。

图5 用户可以检查零件间干涉或板材间隙

⑹坡口切割是一个省时的工艺，需要精细的编程和智能CAD/CAM 软件，如图6 所以。

图6 精细的编程和智能CAD/CAM 软件

如果工作从一开始就没有经过深思熟虑，即使是最成熟的套料软件，也不能完全消除坡口切割的质量问题。长期以来，钣金加工一直依靠数控机床和套料软件来微调和自动化坡口加工。即便如此，坡口的几何形状和套料长期以来都是一个不断试错的过程。尽管有时间上的浪费和高废品率，零件仍然可能需要手工清理。这里有三种方法可以尽量减少时间和材料的浪费。

首先，了解您的机器

大多数陷阱可以在设计阶段避免，所以第一步是对项目的可行性有一个很好的把握。一个常见的错误是假设你的机器可以切割所有可能的坡口。

事实并非如此，仅仅因为某些东西是可以3D 建模的，并不意味着你的车间就可以制造它。绘图员可以对几乎任何形状进行建模，但这并不保证程序员或操作员可以切割它。为了避免这棘手的情况，设计工程师应该考虑三件事。

⑴复杂的坡口转角。机器能否达到斜面切割的所有表面而不使零件过早地从板材上分离？另外，如果机器不得不在同一区域花费太多时间，就会出现热变形问题。

⑵可变坡口。你的机器能否在切割时改变其倾斜度和转子？如果不能，某些斜面可能会大大降低切割速度，造成生产瓶颈。

⑶最大倾斜角度。坡口或带坡口的转角的最大组合角度是多少？超过最大角度，机器可能会出错或需要机械复位操作才能继续，导致延误和报废的零件。切割过程的三维模拟使工程师能够在设计期间以数字方式评估坡口的可行性。

第二，最大限度地利用你的资源

最大限度地提高产量，从而提高利润率，就是要在五个方面提高性能：机器、材料、人力、运行和管理。可制造性设计原则（Designfor-manufacturability）影响着每个领域。

⑴材料利用率。通过使用转角回路从一个坡口过渡到另一个坡口，需要额外的排版间隙，这将产生更多的废料。在编程过程中要考虑转角回路的大小和形状，或者使用切削（在移动中切割和倾斜），如果你的机器支持它的话。用户也可以使用在生成NC 代码时提供无转角回路（no-corner-loops）选项的套料软件。

⑵运行优化。尽管切削可以改善切割时间，最大限度地减少穿孔，并提高材料利用率，但它可能会降低边缘质量并增加测试时间。根据零件的不同，可能不是在所有情况下都适合使用最佳坡口切割技术。

⑶人力效率。设计师或程序员可能决定在切割工艺中不包括完整的坡口（或任何可能的坡口），而是计划将所需的倒角作为一个单独的工艺进行手工切割或打磨。然而，用机器切割坡口代替手工可以节省时间，并产生质量稳定的零件。

⑷数据管理。大多数主要的CAD 系统都支持一个概念，即允许同一零件的不同配置或多个版本。在设计过程的早期阶段，考虑加工生产一个零件所需的制造工艺是很重要的。一个零件文件可能有一个坡口和非坡口版本。与其记住你的零件库，不如使用CAD工具来简化生产工作流程和数据存储。

⑸制造自动化。设计零件，这样就没有什么出错的余地，对人工干预的需求也很有限。如果零件设计得很好，编程员或编程软件可以快速和/或自动生成刀具路径以驱动切割机器，并生产出准备发货的零件。

虽然不一定能只用一台机器来切割一个零件，但要花时间考虑如何精简你目前的流程。设计师和车间经理把一项工作从开始到结束的步骤走一遍可能会很有用。

第三，关注零件的目的

生产过程中的灵活性是非常重要的。你的程序员应该有信心和能力来进行即时的修正。能够添加、编辑或删除坡口特征，以便为制造过程中的每个步骤准备好零件，这已经成为一项受人尊敬的重要技能。确保你的生产团队能正确地进行这些改变，这样一个小插曲就不会变成几个小时的停机时间。

虽然零件建模或编程的方法可能有所不同，但最重要的是要考虑客户将对成品做什么。他可能是一个重型结构件，需要一些焊接准备。它可能是美学性质的，也可能是一个必须满足高公差要求的关键外部部件。无论哪种情况，重要的是要确保设计一直到成品部件都能发挥作用，从而达到它的目的。成功的团队通过牢记意图来减少资源的浪费，从而提高利润率。

可行性、资源管理和灵活性在设计坡口零件时都发挥着重要作用。通过采用这些设计考虑因素，全面地看待你的机器流程，并对流程前后充分了解，可以以降低成本和提高效率的方式作出设计决定。