数控冲床范文

  近年来，机械制造业的持续不断的发展，使得数控冲床在钣金车间的应用问题引起了人们的普遍关注。数控冲床的使用直接影响钣金车间的工作效率。因此，我们要重视数控冲床在钣金车间的应用问题。

  数控冲床是一种可编程序控制的自动化机床，是计算机控制技术与传统冲床的结合。数控冲床有单冲头和转塔两种，用于金属薄板零件加工，可以一次性自动完成多种复杂孔型和浅拉深成型加工。相对于传统冲床而言，降低了劳动强度，拓宽了加工范围，节省了大量的模具费用，降低了产品的生产所带来的成本和产品研究开发成本，大幅度缩短了加工周期。目前，数控冲床大范围的应用于高精度、大批量产品加工生产。

  1、使用简单方便，投入成本较低。数控冲床在各类钣金零件的加工上有自身独特的优势，尤其对于形状复杂或者薄板部件的加工可自动完成零件的加工。数控冲床能够准确的通过图纸要求，对不一样的尺寸要求和形状要求的孔进行自动加工，也可以对较大的，各种形状的孔和轮廓曲线利用小冲模以小步距步冲的方式来进行生产加工。加上结构相对比较简单的模具对于存在特殊加工工艺的钣金件，如浅拉伸、翻边孔等也可以有效的进行加工。数控冲床与传统的冲压相比较来说，模具更加简单，加工范围广泛，加工能力显著提高，对于批量生产或者形式多样的产品加工来说尤为适合，这对于加工企业跟上市场发展步伐，满足产品需求是十分有利的，而且因为各方面费用的减少，使得企业的经济效益得到有效的提高。

  2、产品质量稳定，加工精度高。数控冲床对于钣金件的加工工件具有良好的平整度，冲切精度更高，而且毛刺兄啊，成形质量稳定，产品具有良好的一致性。

  3、有效提高生产效率。数控冲床采用自动控制系统，能够实现工件的小批量的加工以及不同零件的同时加工，而且加工速度快。数控冲床因为减少了后面的处理等环节进行钣金件的数控集成式加工，大大提高了生产下来，降低了生产成本投入。

  冲压是钣金加工中一个重要环节，数控冲床可以代替过去三台冲床的加工能力。大大提高了生产率。数控冲床是一种用途广泛的机床，有单冲头和转塔两种。

  数控转塔冲床(NCT)集机、电、液、气于一体化，是在板材上进行冲孔加工、浅拉深成型的压力加工设备。数控转塔冲床(NCT)由电脑控制系统、机械或液压动力系统、伺服送料机构、模具库、模具选择系统、编程系统等组成。数控转塔冲床(NCT)是通过编程软件(或手工)编制的加工程序，由伺服送料机构将板料送至需加工的位置，同时由模具选择系统选择模具库中相应的模具，液压动力系统按程序进行冲压，自动完成工件的加工。

  (1)单冲：单次完成冲孔，包括直线分布、圆弧分布、圆周分布、栅格孔的冲压。

  (2)同方向的连续冲裁：使用长方形模具部分重叠加工的方式，可以来加工长型孔、切边等。

  (6)连续成形：成型比模具尺寸大的成型加工方式，如大尺寸百叶窗，滚筋、滚台阶等加工方式。

  (1)使用方便，节省开模费用，数控转塔冲床(NCT)是集机、电、液、气于一体的压力加工设备，用于各类金属薄板零件加工，可在板材上进行多种复杂孔型加工、浅拉深成型加工，可以一次性自动完成零件的加工。数控转塔冲床是压力加工设备中最具生命力的一种。数控冲床不但可以按要求自动加工不同尺寸和孔距的不同形状的孔，也可用小冲模以步冲方式冲大的圆孔、方形孔、腰形孔及各种形状的曲线轮廓，同时也可进行特殊工艺加工，如百叶窗、浅拉伸、沉孔、翻边孔、加强筋、压印等。通过简单的模具组合，或者进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件。相对于传统冲压而言，节省了大量的模具费用，可以使用低成本和短周期加工小批量、多样化的产品，具有较大的加工范围与加工能力，从而及时适应市场与产品需求的变化。

  数控冲床冲切精度高，冲切毛刺小，工件平整度好，后续加工量少，废品率低，成形质量高，数冲的加工尺寸精度一般可达0．1mm，产品的尺寸一致性好。

  (3)机床可对工件单独加工或用群命令对工件批量加工，提高生产率。数控冲床的加工速度快，一般的液压式设备冲程率可达500～600次/min，有的甚至高达900次/min，最大定位速度可达1OOm/min以上。对于大尺寸板材基本可达一次加工就能完成而不像传统的加工，需多工序，在很多不同的设备上加工。这样由于减少了中间环节，减少了后处理工序，减少了模具设计等，且通过简单的模具，数控集成式的加工，大大节约了劳动力，降低了成本。

  数控技术朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化、信息网络化等方向发展。整体数控加工技术向着CIMS（计算机集成制造系统）方向发展。数控技术的应用给制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，目前，数控技术及其装备的发展趋势如下：

  1、高速切削。高速加工技术是20世纪80年展的高新技术，重要目标是缩短加工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品的高精度和高质量。由于不同加工工艺和工件材料有不同的切削速度范围，因而很难就高速加工给出一个确切的定义。目前，一般的理解为：切削速度达到普通加工切削速度的5～10，倍即可认为是高速加工。

  2、高精加工。高精加工是高速加工技术与数控机床的广泛应用结果。以前汽车零件的加工精度要求在0.01mm数量级，现在随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1μm，加工精度进入了亚微米时代。

  3、复合化加工。机床的复合化加工是通过增加机床的功能，减少工件加工过程中的多次装夹、重新定位、对刀等辅助工艺时间来提高机床利用率。

  4、控制智能化。数控技术智能化程度不断提高，体现在加工过程自适应控制技术、加工参数的智能优化与选择、故障自诊断功能、智能化交流伺服驱动装置四个方面。专家系统：先是采集领域专家的知识，然后将知识分解为事实与规则，存储于知识库中，通过推理作出决策。模糊推理：模糊推理又称模糊逻辑，它是依靠模糊集和模糊逻辑模型，进行多个因素的综合考虑，采用关系矩阵算法模型、隶属度函数、加权、约束等方法，处理模糊的、不完全的、乃至相互矛盾的信息。人工神经网络：神经网络是人脑部分功能的某些抽象、简化与模拟，由数量巨大的以神经元为主的处理单元互连构成，通过神经元的相互作用来实现信息处理。

  5、互联网络化。网络功能正逐渐成为现代数控机床、数控系统的特征之一。诸如现代数控机床的远程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作（危险环境的加工）、远程培训等，都是以网络功能为基础的。

  综上所述，数控冲床的使用是钣金车间的核心。因此，在钣金车间的后续发展中，要加大数控冲床的应用范围。

  [1]马明勋，王昆仑.数控冲床微联接加工工艺在钣金制造中的应用[J].机械工程师，2010(12)：46-49．

  随着我国工业逐步向现代化方向加速发展，现代工业体系逐步形成，国内市场对于高速冲压设备的需求愈加迫切，对其各方面的性能要求也越来越高。目前我国几乎还不具备自主生产高速冲压设备的液压系统的能力，造成我国生产冲压设备的成本很高，且进口的液压系统不能很好的适应我国的实际情况，所以，根据我国目前的实际情况，研制出适合我国国情的高速数控冲床液压系统是一个亟待解决的课题。

  要使冲压技术得到更大发展，拥有更先进的冲压设备是一个必备的前提，冲压系统是冲压设备重要的组成部分，是目前世界各国冲的压系统主要采用机械式和液压式，机械式是一种比较传统的冲压方式，其主要通过曲柄压力机这一设备实现冲压，曲柄压力机的主要零部件有滑块、曲轴、连杆等。液压式冲压机应用液压传动系统来实现冲压功能，其基本工作原理为YA1中有电流通过时液压油在泵的作用下经过电磁换向阀流入液压缸下腔，这时液压缸上腔的液压油就会经由单向阀3、电磁换向阀2后流回油箱，滑块在活塞的带动下向上运动；这时对YA2通电，电磁换向阀2的右位开始工作，滑块会在活塞的带动下向下运动，对工件进行冲压，实现冲压功能。

  设计的该款高速冲床不仅可以冲压金属，还能够进行冲孔加工。对工件冲压式，滑块快速下降，接触到工件时，滑块速度降低，但压力变大，以保证工件准确的成形，完成冲压过程后，滑块快速上升。该液压系统为达到快速冲压的目的，设计系统的回路时采用了蓄能器+双泵供油+差动连接的组合。选定比例伺服方向阀作为冲床液压系统的控制元件，以满足系统工作时需快速频繁换向的要求。下图是高速数控冲床液压系统的原理图。

  1、电机 2、高压大流量泵 3、低压小流量泵 4、压力表5、过滤器 6、空气滤清器 7、冷却器 8、液动换向阀 9、电磁换向阀 10、15.单向阀11、16.蓄能器 12、溢流阀 13、比例伺服阀 14、液压缸

  由上图可知系统的工作原理：比例伺服阀的右位工作，泵2排除的液压油和泵3排出后经过液动换向阀8的液压油一起流经比例伺服阀，流入液压缸的上腔，同时，缸上腔的油依次流经8和13两阀后也流进上腔，这样就构成差动回路，冲头产生一个向下的快速运动。冲头接触到工件时，收到的压力增大，达到阀8的最大承受压力时，阀8的左位接通，泵3停止工作，差动回路中断，此时泵2排出的高压油流经阀13 后进入液压杆上腔，冲头缓慢向下运动，冲压工件。冲压到规定的极限时，SQ2发出信号，比例阀接到负的输入电压信号，左位接通，同时系统的压力自动降低，接通阀8的右位后，泵2和泵3一起将油泵如入液压缸的下腔，上腔的油流经阀13 后回到油箱，冲头在活塞的带动下迅速向上运动，至此就是一个工作循环的全过程。

  系统的额定最大工作载荷F= 200 Kn.系统由两个泵供油，低压泵额定压力为7 Mpa，高压泵额定压力31.5 MPa。冲床的最大行程S为40mm，冲压周期随行程的变化而变化，当冲压行程设为12mm时，冲压周期T为0.2s。

  （1）计算缸筒内径D。已知系统最大负载为200KN，最大压力P为0.8pn=25Mpa，设所受阻力f为25KN，根据公式D≥4（Fmax+ f）pπ得D=110mm。（2）活塞杆直径d。活塞向下时的速度为v1=4qπd2，上升时速度为v2=4qπ（D2-d2），求v1+v2=V的最大值，发现22D=d=77.8时活塞完成一个工作循环用时最少。所以取d=80mm。（3）泵的排量。在一个工作循环中，油箱的出油量应等于其进油量，所以一个工作循环的需要的总流Q=8πDSf= 34.2 L/min，所以低压泵的理论流量为qt2= 30 L/min，高压泵的为qt1= 10 L/min设定两个泵的转速均为1500 r/min。

  以行程为12 mm，冲压板的厚度为1 mm的条件下进行速度验算。当活塞下行时v1=4（q1+ q2）π d2= 13.09 cm/s，活塞上行时v2=4（q1+ q2）π（D2- d2）= 14.68 cm/s，这时的频率为4.25HZ，即每分钟内可对工件冲压265次。可见当S=10mm，对厚度为1mms的工件冲压时，可以实现f达到300/min以上的预定目标。

  本文对冲床液压系统进行了设计，采用比例伺服方向控制阀作为系统的控制元件，压力系统根据负载的变化自动调整，且采用了双泵交替供油的设计方案。其次根据冲床的使用要求，确定冲程、周期、频率、压力等工作参数，然后设计计算出了液压系统的主要元件液压缸的各个数据，最后经过验算，确定可以实现最初的设计目标。

  [1]臧贻娟.数控高速冲床液压系统设计及仿真[ D].山东：山东大学，2006.

  模具带料会造成废料反弹,其相关因素:(1)模具刃口的锋利程度,刃口的圆角越大,越容易造成废料反弹。(2)模具的入模量,机床每个工位的入模量是一定的,模具入模量小,容易造成废料反弹。(3)模具的间隙是否合理,如果模具间隙不合适,容易造成废料反弹。(4)被加工板材表面是否存在较多的油物。(5)弹簧疲劳损坏。(6)润滑不良。

  在使用中,模具冲芯各侧位置会有磨损量不一的现象发生,有些部位划痕较大,磨损较快,而有些部位则磨损较慢,特别是在细窄的长方模具上这种情况特别明显。该问题主要原因:(1)机床转塔设计或加工精度不能满足要求,特别是上下转盘的模具安装座的对中性不好。(2)模具的设计或加工精度不能满足要求。(3)模具凸模的导套精度不达标。(4)模具间隙过大或者过小。(5)由于长期使用磨损造成模具安装座或模具导套对中性不好。

  在使用和保养中,数控转塔冲床模具弹簧往往容易被忽略,不同的冲床设备和模具对应的弹簧规格也不同,不同的弹簧其性能和使用寿命不同,需要定期对弹簧进行相应的保养或更换。否则,容易导致模具带料问题或者造成损坏模具或导套等更大的损失。

  模具间隙是指冲头进入下模中,两侧的间隙之和。模具间隙的选择取决于板厚、材质以及冲压工艺等,不同板厚或者材质应选用相应的模具间隙,间隙过小或者过大或者损坏模具或者影响冲孔质量。如果模具间隙选用的合适,就能够保证良好的冲孔质量,毛刺和塌陷减少,保持板料平整,有效防止带料,延长模具使用寿命。模具间隙的判定主要通过检查冲压废料的情况的办法。废料如果出现粗糙起伏的断裂面和较小的光亮面,就说明间隙过大。断裂面与光亮面形成的角度与间隙成正向比。间隙越大,隙冲孔时会形成卷边和断裂,甚至出现一个薄缘突起。

  由于冲压时会产生压力和热量,板料的细小颗粒就会粘结在冲头表面上,从而影响冲件的质量。一般采用润滑的方式防止过热,同时也会减少摩擦。如果无法润滑或出现废料回弹等情况,可采取交替使用同尺寸冲头冲压的办法,多个冲头轮流冲压可使每个冲头在使用之前有较充足的冷却时间。要去除冲头上的粘料可用细油石进行打磨,避免进一步粘料的产生打磨方向应与冲头运动的方向应保持一致。要避免使用粗纱布进行打磨,防止冲头表面变得更加粗糙,粘料现象再次发生。

  如果在一张板上冲很多孔,板材就会出现变形现象。这是由于每次冲孔时,由于冲切应力的积累,孔周边的材料会向下变形,板料上表面出现拉应力,而下表面则出现压应力。当冲很少的孔时候,这种重切应力不会影响板材的质量,但当冲很多的孔时,板料上下表面的拉应力和压应力在某点上不断积累,就会致使材料不平整、变形。防止此类变形的方法是:改变孔的冲切顺序,隔孔冲切,然后返回冲切剩余的孔。这样能够有效的降低在同一方向顺序冲压时的应力累积,虽然这种冲切方法也会产生应力,但是它会相互抵消前后两组孔的应力,从而防止了板料的变形。

  当模具用于冲切宽度小于板材厚度的板料时,冲头会由于侧向力作用而弯曲变形,而令一侧,由于间隙过小会使磨损加剧,严重时会使下模刮伤,或者同时使上下模损坏。另外,剪切过窄条料时,板料往往不会被完全剪掉,而是会倾向弯入下模开口中,甚至会楔入冲模的侧面。避免这种磨具磨损的办法是,尽量避免步冲宽度过小的窄条板料,特别是小于2.5倍板材厚度的板料；如果无法避免窄料冲切,建议使用退料板或者使用全导向模具。

  冲头的表面硬化通常采用的方法是镀钛、渗氮等,冲头的表面硬化层不仅是表面涂层,它是属于冲头基体的一部份,它是厚度为12μm～60μm的分子结构。通过表面硬化,在冲不锈钢板等特殊材料时模具的磨损会降低,但模具的表面硬化并不能延长其使用寿命,通过表面硬化的冲头,其保养的方法仍然是适当润滑、及时刃磨以及按规程操作等常规方法。表面硬化的模具仍可按通常的方式刃磨。以下情况可使用表面硬化的冲头:冲软或粘性的材料(如铝)；冲薄的研磨性材料(如玻璃环氧片)；冲薄的硬质材料(如不锈钢)；频繁地步冲；非正常润滑的情况。

  (1)模具要定期或者及时清理和油润:模具安装使用前应严格检查,清除脏物；在生产中定时对模具上下相应滑动部位和刃口上应多次加润滑油或冲压油;生产结束后要对模具进行全面检查、全面的清檫,清檫完毕后应及时涂抹防锈润滑油,并且封闭保存,确保模具的清洁、以便于今后的正常使用。

  (2)在转盘上安装凸凹模时,要严格按照模具的安装程来进行安装,避免将凸凹模具的方向安装的不一致,对于那些具有安装方向要求的模具则要慎之又慎,避免因安装错误而出现事故。

  (3)安装模具的操作工具应该使用较软的金属制成,如铝或铜等,如果操作工具硬度过高,安装过程中可能会因敲、砸等动作损坏模具。在运送过程中要保护好模具,轻拿轻放,避免刃口和导向损坏。更换模及刃模时,启动设备前后应注意安全,以防设备、模具、人身受损。

  (1)适时刃磨:冲床模具的刃口刃磨量是有限的,刃口磨损时应及时刃磨,如果继续使用,会使得刃口磨损加速,从而使得冲件质量下降,缩短模具的使用寿命。实践证明,把握适当的刃磨时机很重要,不要等到必须刃磨的时候才去刃磨,经常性的微量刃磨不单能减小冲裁力,保证良好的工件质量,而且可以加倍延长模具的使用寿命。 另外掌握正确的刃磨方法也有助于模具使用寿命的提高。为防止模具因过热而开裂或者退火,刃磨时应加制造商要求的优质冷却液;刃磨后,需要用油石把刃口的毛刺去除,并把刃口打磨出半径为0.03mm～0.05mm的平整圆角,这样就可以防止刃口崩裂。另外,刃口面不能带有磁性,必须进行退磁处理,以防止堵料情况的发生；冲头去磁处理并喷上润滑油,防止生锈。

  (2)适时更换弹簧:模具在保养过程中,弹簧等弹性零件最容易被忽略,但是弹簧是经常会出现断裂和变形等损坏现象。对于已经损坏的弹簧一定要及时更换,并且要用相同规格和型号的弹簧来更换,避免因为零件的不匹配而影响模具的使用或者损坏模具。

  根据图1可知，当冲头受到F床的打击力后，克服弹簧力向下移动，直到冲透工件，至下检测开关后，F床力消失，在弹簧力F弹作用力下，_头克服冲头与工件的摩擦力F摩后，冲模恢复原状。

  1、在附录图1中，A部分是冲头，也是冲模最主要的部分。由于长期使用，它会变钝，经过多次刃模后，逐渐变短，当磨掉三分之一的时候，由于受冲床打击头的限制，就不能再用了。

  2、在附录图1中，BC和CD连接处由于受横截面的实变及长期的循环应力的作用，有时会因为“疲劳失效”发生脆断而使模具报废。

  1、在BC连接处加垫（见图2），使轴肩右移，增加AB的长度，必要时磨短B的长度，最终结果能把A的有效长度全部用完，提高模具的使用寿命至少一倍。

  2、对于脆断的模具可以进行修补。方法是在c处或B处增加一个外套，采用过盈的方法装入。此方法的理论依据见后面论述。

  冲头在工作时，主要是受到来自机床的打击力F床和冲透工件后来自弹簧的回复力F弹。在第一个办法里，要求所加垫的屈服应力与受力面积的乘积大于F弹。在第二个办法里，要求连接后的两个部件由于过盈所产生的摩擦力F摩与被包容件顶部所受力之和大于冲透δ6钢板时，所需要的冲裁力。

  值得说明的是，公司加工的钢板厚度通常小于等于δ4mm。这里设计的垫和外套是按δ6厚钢板为工作对象的，材质采用的是常见的45#钢。

  设λ总为弹簧总压缩量，δ6为6mm厚钢板，L原为模具预紧力后的压缩量。则冲模工作时的最大压缩量是：λ总=δ6+L原=6+6=12mm。

  （2）计算F弹：根据公式λ=8PD3N/Gd4进行计算，已知λ=λ总=12mmD=27.75mm（弹簧中心直径）d=9.25mm（弹簧直径）G=80GPa（弹簧材料切变量）n=7圈（弹簧圈数）P=F弹（所求）

  （4）求连接件符合使用要求时，被包容件（与图3，图4连接的脆断后的模具）所受最小应力Pmin。

  我公司采用我设计的图纸外协加工，共加工垫20套，外套15套。用修好的模具试冲钢板没有问题，试用一个月后，没有问题，模具达到了使用要求。

  加外套修好的模具共15套，节约资金约500元，加垫的模具18套，节约资金约6000元，使模具的使用寿命提高一倍，每年就可节约资金10000元

  冲床作为装备制造业的基础O备，同时也是制造业的工业母机，而以高档数控冲床为主的先进设备，更是体现一个国家现代化工业的重要基础。冲床是制造业最基本的生产工序，冲床工业是一个国家的基础性、战略性产业之一。数控冲床是一种新型冲床，是机电一体化的一种体现，它拥有高效、柔性、精密、复合、集成等诸多优点，是装备制造业的主流产品和主力加工设备。

  本文所阐述的研究与应用主要针对高端汽车及其零部件、航空航天零部件及高速自动化数控冲压线等高端领域的冲压工艺需要，进行创新性研究，解决其性关键技术问题，研制具有自主知识产权的大吨位、高精度、高速度、高稳定可靠、柔性化高、绿色节能环保的数控冲压系列产品。

  我国冲床行业发展较快，结合“高档数控机床与基础制造装备”重大专项的实施，通过引进设备、引进技术、产学研究等方式，新型冲床的技术取得了较大发展，在精密化、重工化、自动化、智能化、复合化的发展等各方面都有非常大技术突破。如伺服压力机技术的开发，将压力机主驱动由传统的定量控制改为变量控制，整个冲压周期可以任意调整，使能量分配更加合理，生产效率大幅提高，目前国外只有少数公司掌握该项技术，且伺服技术目前只能适用于200吨位以下冲床行业，对200吨以上机型还处于技术空白。另外，在液压机方面，如船体板材成形数控液压机生产线，由进料遥控起吊装置、板材数控送料输送装置、具有五自由度的数控压制中心、出料遥控起吊装置和板材数控下料输送装置等五部分组成，实现对大型船体板材吊装、输送、弯曲、弯边、压筋、折边、矫平等冷成形工序的连续加工，在规格、结构、控制和性能方面均属创新产品。

  虽然我国冲床行业取得了长足的发展，但与日本、德国、美国等机床强国相比，国内冲床行业的冲压技术水平和自动化率仍然较低，产品的综合性能、高科技含量、使用寿命、使用稳定性等方面与国外先进技术水平相比任然有非常大的差距。国内现在多数企业以低价走量的方式切入市场，在生产研发投入的费用很少，也不重视研发，技术创新很难得到应有的支持。大部分国产机械压力机在设备的稳定性、可靠性、机电一体化程度，机械的精密性化和人性化的设计等方面，与国外冲压，制造设备有较大差距。

  中国有一个比较完整的产业链就是冲压设备行业，但在高档数控系统和功能部件是不够完整的。中国也有全球第一数控冲床厂家的中国制造业的数量，但由于缺乏知名跨国公司和世界一流的厂家，真正高端的只能进口国外这些高端产品。而大量制成品出口这些表明，很多行业产业和产品结构调整的步伐，推动数控冲床产业升级并已成为一个中国机床工具行业的紧迫任务。

  国制造业的战略必争领域之一，主要原因是其对于一国制造业尤其是装备制造业的国际分工中的位置具有“锚定”作用：数控机床和基础制造装备是制造业价值生成的基础和产业跃升的支点，是基础制造能力构成的核心，唯有拥有坚实的基础制造能力，才有可能生产出先进的装备产品，从而实现高价值产品的生产。实现全面产业结构升级，实现中国制造到中国智造的全面转变。

  数控冲床关键技术集成及产业化应用，是实现技术研发成果向经济效益和社会效益转化的关键环节。本项目将集成各个关键技术的研究成果，结合数控先进设计平台，充分利用数控设备关键结构设计优化、智能化控制集成技术，冲压设备的检测技术和传感器，下死点控制技术等研究出具有集成创新的智能化数控冲床系列装备，实现大吨位高精度智能数控冲床的产业化，掌握核心技术，打破国外数控冲床装备市场的垄断地位，带动我国数控冲床行业向着高技术含量方向发展。具体关键技术如下。

  采用的智能化数控集成系统主要是采用独立的控制算法，内置的逻辑控制和硬件配置，来满足冲压设备的数控化控制要求，同时支持远程通讯，吨位检测，模高调整，变频器通讯和模拟量控制切换，变频器参数一键打包等功能；配置无线通讯模块，可对现场使用的冲压设备进行实时的数据采集；系统与上位机显示器采用专用的通讯协议，数据传输快，可实时显示目前的运行状态。

  在工业企业网络中，主要有DCS、PLC、IPC三种类型的系统，其中，用到最多的就是PLC可编程控制系统，PLC系统主要由PLC为中心，该系统主要由数台冲压机械设备通过RS232/RS485与SCADA监控软件及组态工具软件或多台PC机内装HMI人机界面软件而形成的工作站相连接，形成CIP通用工业协议，具DeviceNet/controlNet/Ethernet三层结构。所以在高端智能冲压设备中引入无线数据通信将成为一种主流，无线数据通信主要分为两种，其一为短距离的无线数据通信，主要用于传感器以及完成现场的数据采集；另外的长距离的无线数据通信主要应用于远程测控中心和用于管理部门的多媒体集中监控、远程诊断、远程维修服务等。同时集成技术也要贯彻在高端智能冲压设备种种行动之中，包括研发、设计、工程实施、运行维护和周期管理。高端智能冲压设备经过系统集成和智能化控制，最终形成CIMS计算机集成制造系统，这将是工业现代化与智能化融合的高级目标，也是这项技术对高端智能冲压设备的追求。

  数控冲压设备普遍具有往返工作频率快，冲孔误差小，公称力大等特点，所以对数控冲压设备的性能进行测试的难度非常的很大，截止目前，在国内对工作中的数控冲压设备和普通冲床进行性能检测还没有一种相ν晟频姆椒āO衷诖蠖嗍的压铸公司都是根据工作人员的经验来检测，或者是通过某一方面性的性能检测来对数控冲压设备的精度做出检测，这种方式称为静态检测法，但是这种方法效率非常低下，同时存在很多弊端和不准确性，并且数控冲压设备的静态与动态特性差异非常的大，所以这种检测手段有很大的缺陷。

  针对上述问题，该项目主要参与研究与开发，并且设计一种自动化控制装置，用于对高速运动中的数控冲压设备进行动态检测，并进行分析和研究。该自动化控制装置通过运用加速度传感器、力传感器、速度传感器等传感器，将运动中的冲床冲头的加速度、力和速度等数据信号通过A/D转化器送入上位机相应的地址栏中，再通过上位机WINCC软件中的控件/Winee Funetion Trend Control，利用VBS动作调用相应地址栏中的数据绘制相应的曲线，通过上位机的监控软件对所绘制的曲线进行分析与反馈，实现一个简单的闭环控制系统。

  本项目使用的可测试的光电安全开关结合安全控制器LE20，可构成复杂的安全保护系统。数目和功能视复杂程度而定。最简单的保护系统包括发射器和接收器，一旦光束被遮断，机器的危险动作就会被立即停止。在本项目的配置中，整个系统是一个光电安全开关串联装置，包括三套发射器/接收器，一个安全控制器LE20和四个屏蔽传感器（Muting Sensors）。这套系统能分辨出是人还是物料进入危险区。因此，当有人进入危险区时，危险动作会被立即停止；但当物料进入时，则不会有影响。

  本项技术研究以APE-600吨数控冲床为设计改进对象，通过冲压设备的高端智能装备的研发、设计、制造和应用等方面，把高性能冲压设备的智能化、数控化与自动化技术相结合。使冲压设备具备有感知、分析、决策和控制功能，实现冲压设备的高速化、精密化、智能化、网络化、数控编程自动化、功能复合化、极端化（大型化和微型化）、成套化自动生产线、绿色设计与制造等等方面。为中国智造做出贡献。

  [1]舒晓模.冲床模高计数装置及其应用技术研究[D].宁波大学，2013.

  [2]边起.冲床自动步进送料控制系统研究与开发[D].浙江农林大学，2013.

  [3]秦为前.高速冲下死点精度的保障技术研究[D].南京理工大学，2012.

  [4]王为达，樊瑜瑾，槐建明，等.经济型数控冲床PLC控制系统的研究[J].工业仪表与自动化装置，2013，4：34-40.

  随着科技不断发展，计算机在机械辅助设计上的应用，现代cad/cam、fms、cims都在数控技术上得到广泛应用。数控机床自1952年在美国成功研制以来先后经历了五个发展阶段。随着微 电子 和计算机技术的日益成熟，推动了我国数控技术的发展，国产数控系统相继开发成功，使我国数控机床在品质上、性能上得到了保障。由于数控机床有着对工件改型的适应性强、加工精度高、提高生产率等特点，因此在各领域得到了推广应用。

  数控技术在钣金机床上得到了广泛应用，它解决了钣金加工中存在的零件精度高、形状复杂、批量大等 问题 。数控钣金机床包括数控剪板机、数控激光切割机、数控冲床、数控弯板机、焊接机、火焰切割机等。它们在生产中的应用大大提高了钣金加工能力、使钣金件在质量上、产量上得到保证，同时也大大的降低了工人的劳动强度。

  剪板下料在钣金加工过程中是第一道工序，下料的准确度直接 影响 后面工序的加工质量，数控剪板机的应用保证了下料的尺寸及下料对角线的工差。数控剪板机是由数控装置、伺服系统、测量装置及机床组成。伺服系统是由三部伺服电动机和伺服驱动装置组成。机床前定位有两部伺服电机，通常一台主电机单独工作，加工范围2—500mm,如加工斜边则副电机工作,数控系统给出两个不同的指令形成斜边。后定位有一部伺服电机，主要加工大板面的产品，加工范围150～4000mm 。如上海产qc12k系列数控剪板机配备瑞士cybelec dnc60系列可储存36个顺序，内部存储记忆量100个顺序。

  s冲压是钣金加工中一个重要环节，数控冲床可以代替过去三台冲床的加工能力。大大提高了生产率。数控冲床是一种用途广泛的机床，有单冲头和转塔两种。本文以cnc1000型为例，该机床产地意大利。属于c型结构的机床，加工范围：1270×1000mm，转塔有19个模具工位，分上下两部分分别装模具的凸模和凹模，凹模外部尺寸直径25.4mm、47.62mm、88.9mm、125.43mm、158.4mm、210.00mm，数控冲床一般有x、y、z三轴。x轴是机床0度方向，y轴是机床90度方向，z轴安装在转塔上是控制模具角度的装置。

  机床操作者根据零件图和工艺要求确定加工方案编写程序单。操作者通过机床的操作面板，在edit方式直接将程序写入程序内存中；随着cad/cam和cims机术的发展，操作员可以通过计算机相关软件将图形输入到计算机内生成程序，拷入磁盘通过磁盘驱动器输入数控系统。还可以用计算机与数控系统串行的 方法 输入。数控冲床的编程指令分为g代码m代码，g代码是用来指令机床进行加工运动和插补方式的功能。如g91增量命令、g90绝对命令、g29弧形冲孔、g68步冲园弧。m代码是指令机床做一些辅助动作的代码。如m30程序停止。检验程序正确后，松开卡钳放入工件关闭卡钳。起动油泵及冲头执行程序完成加工。

  工件在经历了下料、冲压两道工序后到达折弯工序。数控弯板机有着普通机床无法比拟的优点。如casprini产地意大利，西门子数控系统，输入 方法 为手工编程，（1）通过控制面板直接输入板厚、模具号、抗拉强度、x轴尺寸、角度、工件长度、行程高度来完成编写。（2）对于一些形状复杂精度要求高的工件通过控制面板输入2d或3d图形，板厚，模具号利用人机对话的功能确定折弯顺序生成程序。程序生成后存放在程序缓充区内，如今后还要使用则存放在机床内存内，程序如需大量反复使用则要通过专用磁盘拷出备份。数控弯板机通常有前后两个拖料架，由数控系统控制根拒折弯角度确定拖料架仰起高度，这样就减轻了操作者的劳动强度。普通的数控弯板机有两个伺服电机驱动机床的x轴、y轴。检测组件采用光栅尺，感应同步器，编码器等通常安装在机床的丝杠上，检测反馈装置将丝杠的位移量转换成电信号，并且反馈给数控装置，如果与指令值有0.02mm误差，则控制丝杠做出调整。高性能的弯板机在x轴两边各安装一个电机，使x轴可以加工斜边。在轴上各安装一个电机可加工两边不同角度的工件。在后挡板下面增加一个电机使后挡板可以上下移动更方便了操作加工。普通的上动式弯板机由于液压系统在机床上面长期的使用造成下模弯曲，因此数控弯板机在机床下放安装一套液压系统，当上下模相互工作时该系统对下模施力减小下模的变形，延长下模的使用时间。

  （1）程序建立后可自动或半自动工作，程序自动循环使工件一次加工完成从而改变了半自动加工时工件批量大、工序复杂的不便。

  （3）2d、3d图形输入功能的引入方便了复杂工件的加工，提高了加工效率。

  我国的工业建国初期开始发展，到改革开放后期，进入飞速发展的阶段。机械设计开始向着自动化的高端技术发展。在国外的一些发达国家，机械自动化行业的产值占到工业产值的百分之三十以上，在现代的工业中，自动化的影响越来越广，各个领域都开始向着自动化的方向发展。而在我国的钣金行业，由于其加工的成本比较低，产出的的产品具有体积小、重量轻、性能高等特性，在各个行业中被广泛的应用。但是随着现代的用户对产品的要求越来越高，因此传统工艺生产的产品已经不能满足用户的需求，而产业中的一些行业开始向钣金加工的自动化方向靠拢。随着钣金行业自动化的企业越来越多，之间的竞争开始加剧，因此，钣金行业的机械自动化开始向着更高的技艺发展。

  钣金加工是近代才发展起来的一门工艺，简单的说，就是对金属的加工和处理，举例说明，在生产实践中，人们制作金属器件时，对金属器件进行的加工都属于钣金加工的范畴。在金属产品成型前，钣金加工是一道必不可少的工艺，只有通过钣金加工，才能将器件的性能发挥出来。当然，在进行钣金加工前，工作人员还要具备加工的一些几何知识。

  在钣金加工中，加工的器件很多，在加工过程中要综合考虑制作的器件以及原料的选择。在选用的原料中，一般会用到的原料主要是一些金属原料，如：冷轧钢、热轧钢以及一些电镀的金属等，在钣金加工中，一般的钣金过程大致相同，但是有些也是有区别的，这就需要工作人员根据工作的经验来合理的安排钣金的顺序。按照流程来讲，钣金加工不可缺少的几步包括：对金属原料进行下料处理，将金属原料用冲床等机器对其进行下料；钣金中的钳工加工；冲床对机械元件的冲压，使其成为特定的模型，在冲床的使用中要着重注意钣金原材料的正确位置；还有就是钣金中的压铆、折弯、焊接等一系列操作。

  在工业生产中应用最多的就是电子技术和计算机技术，还有就是工业上的机械化和自动化。这是工业革命最大的应用。在现代的工业中，钣金加工的自动化更是将这一革命发展更远。这使得前面的机械自动化形成了一条完整的生产线，实现了工业制造的全机械化，提高了工业生产的效率，为工业的更快发展提供了一条新型的、科学的、进步的可持续发展的快速之路。

  钣金加工最常用到的加工设备就是数控自动化的冲床，这套冲床系统使得工业生产的效率明显提升，保证了生产产品的机械化和自动化。下面详细的对这套钣金加工中最主要的冲床进行探究和相关方面的论述。

  在钣金加工中，数控冲床是最主要的部分，也是钣金加工的核心部位，这套核心的冲床采用的是三箱状的框架，这样的框架更加的稳定和牢固，在钣金工作中，保证了加工的元件在加工过程中元件的不偏离，这在一定程度上减少了钣金加工的误差率。这套数控自动化冲床的安装很简单，只要在地面上垫上专用的垫板，将垫板上的固定螺丝固定好数控冲床，就能是冲床安全的固定上。固定上冲床后，还要将冲床的二次保护装置安装好，这样就能保证数控冲床在工作时准确度不会出现偏差。

  在固定完冲床后，接下来就要对冲床的回转头进行调整。回转头在钣金行业的工人中有一个专业的名称，叫做转塔。一般的转塔有两种，22工位的转塔和40工位的转塔。所谓的工位，就是在工作中的冲床模具的套数，也就是说，22工位的转塔就是在钣金工作中能够提供22套的原件模具。这就使得原来一个转塔一个模具彻底改革，大大减少了换模具的次数，在一定程度上提高了钣金工作的效率。

  在原来的回转头中，是没有换模系统的，这种自动的换模具的系统正是在钣金加工开始向着自动化方向发展中逐渐发展起来的。具体自动换模的过程是，当一种模具冲压完毕后，系统会自动根据之前电脑中的记录和操作，对下一个操作中要用到的模具进行自动的判断，并将这些信号通过电信号传送到钣金冲床设备中的控制系统中，控制系统根据接收的命令信号，自动的换模具，自动的对器件进行加工，大大降低了人工转换的频率。

  在我国钣金自动化加工中，用到的系统软件主要是CNC软件来控制冲床的工作，这套软件由于操作简单、准确度高，被我国的钣金行业广泛的应用。这套软件不同于以往那些软件，这套软件是用一个个小软件来综合起来工作的，在其中的一个软件发生故障后，其他的软件还能保证冲床的其他功能的正常工作，在使用中，该软件还能升级进行更新等。在该软件中，最常用的术语也就几十条，对于那些钣金加工公司中的新手，操作起来只需要经过简单的操作。因此，这款软件对于那些文化程度低的员工来说意义重大。

  在钣金的自动化加工中，除了最重要的冲床，专用的模具也是不可缺少的。当然，这些模具也会根据不同的工位冲床有不同的类型和尺寸。在模具的安装上，人工安装只要第一步的基础安装，之后全是自动化的转换，大大的节省了人力，在很大程度上提高了工作效率。这部分在钣金加工的自动化发展中是一个很有发展潜力的一方面，在以后会有很大发展的空间。

  在现代科学技术快速发展中，科学技术在快速的发展，钣金行业都开始向着智能化、自动化、机械化方向发展，当然，科学技术是推进钣金加工行业发展的动力。通过对数控自动化钣金冲床技术的研究，对钣金加工的主要部件进行了详细的分析，让我们对钣金自动化加工技术有了更深的认识。相信我国在科学技术的推动中，钣金加工的自动化水平会越来越高，我国的钣金加工技术会越来越好。

  [1]陈玉兰.钣金加工机械化自动化浅析[J].锻压装备与制造技术，2013（1）：23-25.

  [2]王宁.钣金加工中的激光切割机应用[J].科技传播，2012，4（16）：34-37.

  由于生产和生活对钣金制品的品质和功能提出越来越高的要求，传统的钣金加工工艺已经不能满足现代钣金制品加工的要求。因此，伴随着数控技术的普及，钣金加工技术也发展成为数控多元化钣金加工工艺。

  所谓钣金加工就是指对金属薄板采用激、剪、冲、折、铆、焊、拼接等工艺进行综合加工的过程，使金属薄板具有一定的使用功能。为了达到这个目的，需要借助一些加工工具，主要有：剪板机、激光切割机、数控折弯机、数控冲床、点焊机等设备。当然，根据不同的加工对象和加工工艺需求，加工设施也会略有变化。高精度的数控设备的使用，可以提高防护板的加工品质，满足多规格、多品种的加工需要。数控钣金设备的推广，同时也提高了工作效率，降低了工作强度，缩短了钣金加工周期。

  防护板主要用作各种设备的防护设备，如机床、电梯、计算机、汽车等。防护板材质多为镀锌钢板与普通碳素结构钢板，形状随设备不同而各异。镀锌钢板是常用防护板材料，因表面镀锌呈现银白色，又称白铁皮，具有重量轻、易成型、防锈蚀等良好特质，特殊情况下也可以进行喷漆和抛光等工艺处理，满足防护板的使用指标。普通碳素结构钢板为机床领域使用较多的材料，焊接性能优良、易进行喷漆、喷塑等表面处理。防护板加工过程中，由于主要采用数控设备进行加工，因此，加工工艺是一项十分重要的工作。应该把防护板的加工工艺主要内容全盘考虑、分步设计，内容主要有：确定工序内容；制定加工路线）确定工序内容。首先要根据加工对象、加工材料确定加工所需要的加工工序的内容。一般防护板钣金工件有多个种类，如折弯类、管路类、弧面类等。本文以常见的平面孔系防护板为例说明数控钣金加工工艺设计过程。由于钣金加工对象的特点，使用数控设备进行加工时，可包括如下几个加工工序：剪板机尺寸粗加工、激光切割细加工、数控冲床孔系处理、数控折弯机折弯处理、焊接或喷涂处理；

  2）制定加工路线。制定加工路线就是明确加工内容及技术要求，确定加工方案。如工序的划分、加工顺序的安排、非数控加工工序的处理等。根据工序内容可知，防护板的钣金加工工艺要根据设计要求、产品情况、现有加工条件综合考虑。首先，根据效率优先的原则，对加工尺寸、外形比较简单、精度要求不高的防护板可采用数控剪板机进行尺寸粗加工。其次，可选择激光切割机对精度要求较高的防护板进行精加工。当然，由于激光切割机是可以编程控制的，因此，可以在没有模具的情况下加工特殊形状或曲线外形的防护板。例如，平面防护板的较大直径的孔隙，可以直接使用激光切割机进行加工。再次，考虑加工的对象具有较小的孔隙，可采用数控冲床。这里如果采用激光切割的方法进行加工也是可以的，但是如果孔隙过小，激光加工之后孔隙四周可能产生毛边、残渣，需要在下一道工序中进行平整或清理，增加了工序。因此，采用数控冲床可以解决这个问题。另外，多数防护板需要进行折弯处理，而且折弯的情况不尽相同。因此，一定需要采用数控折弯机进行处理。最后，根据不同要求，可以进行防护板的焊接、表面喷涂、组装等处理。至此，所有的防护板钣金的加工工艺流程设计完毕，下面详细说明加工工序的内容；

  3）防护板加工工序。（1）激光切割机工序设定。如果防护板加工的尺寸精度要求比较高，则必须使用激光切割机进行加工防护板尺寸和大口径孔隙。数控激光切割机的核心是激光系统。一般激光系统由激光器、激光传输系统、控制管理系统、运动系统、传感与检测系统组成，其核心为激光器。激光器一般为脉冲式激光器。光束横截面上光强分布接近高斯分布，具有极好的光束质量。本文激光加工的对象为普通碳素结构钢，一般为1.5厚度，切割普通碳素结构钢使用纯氧作为辅助气体。在切割方式下，激光功率定为950W，割嘴直径为Φ1.5mm，频率为1 000Hz，割嘴相对板面位置为1mm，进给速度为4 000mm/min。采用以上参数设置激光控制系统以后，利用采用编程软件控制割嘴的位置移动，进行激光切割。主要考虑：刀具补正方向、拐角速度处理、自动设置原点、快速切割参数设置等；（2）数控冲床工序设定。数控冲床是一种可编程控制的自动化设备，可用于各类金属薄板零件加工，可以一次性自动完成多种复杂孔型和浅拉深成型加工。因此，数控冲床节省了大量的传统模具费用，可降低成本和缩短加工周期，具有较大的加工范围与加工能力，从而及时适应市场与产品的变化。本文涉及的加工板材尺寸为1250*1600mm，厚度为1.5mm。冲床基本参数设置为冲头高度5.2mm，原点坐标为（1485，1670），自动配刀方式。加工圆孔时，根据加工要求采用规格不同的圆孔和椭圆孔模型。使用数控冲床加工时有些因素可能影响加工精度，如气动夹钳调整。气动夹钳一般摆动控制在0.05mm以内。如果夹钳中齿板有松动，就应对齿板联接螺钉进行固定。上下模的间隙也是冲孔加工的重要参数，如果参数选择不合理不仅影响模具寿命，也会影响加工精度。因此，本文选择板厚的10%～20%为波动范围。（3）数控折弯机的工序设定。数控折弯机主要完成对工件不同角度的折弯，主要是采用光栅尺实现对后档料、滑块位置实时监测和反馈纠正；利用光电编码器对油缸死挡块的位置进行检测反馈；全系统采用液压传动，响应较快。根据本文控制对象即防护板的特点，数控液压折弯机上模各个参数为：角度为88°，半径0.6mm，高度180mm。下模参数一般可设为：V开口12mm，高度110mm，角度为88°。其他参数，如折弯方式、折弯角度、折弯宽度、开口高度、后档料位置、退让距离、循环次数、折弯压力等参数可以根据不同设备和对象具体设定。

  最后，一般防护板需要进行焊接或喷漆处理。焊接工艺可以制作结构比较复杂的防护板，简化防护板的加工工艺。一般常用二氧化碳保护焊接，其特点工件外形美观、焊接强度大、焊后不易生锈。焊接工艺和喷漆工艺一般属于非数控加工工序，采用人工方式进行。因此，焊接和喷涂需要高水平的技工人员来保证质量。

  整个防护板加工工艺流程由剪切、冲压、折弯、焊接、喷涂等工序组成。各个工序之间必须保证良好的衔接，否则，就会影响防护板加工的质量。目前，由于大量采用数控钣金技术生产防护板，因此，全面、科学的钣金加工工艺方法必然进一步推动钣金产品的生产，具有广阔的发展前景。

  [2]谭慧忠，熊晓红.数控加工工艺设计[J].机械工人，2005，3：71-73.