淺談鈑金加工工藝中的機械化自動化控制技術

穆靜強

（貴州理工學院，貴陽 550003）

國內鈑金行業加工成本低，產品具有重量輕、體積小、性能高等優點，因此受到各個行業的青睞。然而，隨著人們對產品質量要求的提高，傳統的生產工藝已經很難滿足用戶的需求。當前，鈑金行業間存在日趨激烈的市場競爭，因此鈑金行業機械自動化已成為必然的發展趨勢。

1 數控轉塔沖床自動化

本文主要就數控旋轉塔的自動化控制問題展開分析。當前，數控旋轉塔沖床是最為先進的鈑金設備之一，擁有多工位壓力回轉頭、模具庫以及自動轉換模系統，因此能夠使生產效率大幅提升。同時，其輔助工作臺面積較大，操作方便快捷。

2 機床本體部分

2.1 機床本體

機床本體框架采用的是三廂體型框架，使用的是有限元算法，利用反復的動態與靜態試驗，證明其具備較高的剛性，產生誤差的概率極低。機床本體的安裝方法也相當簡單，通常情況下，最大沖孔力不超過200kN的機床頭可以通過墊板調整、螺釘調整、頂緊以及減震墊來與地面連接。如果最大沖孔力超過200kN，就需要預先在地基中埋設二次件，然后將機床和二次件連接到一起。通過試驗測試，以上兩種安裝方法均能保證機床運行500h仍然不會出現任何水平精度上的偏差。

2.2 回轉頭

回轉頭也就是人們常說的轉塔。比較常見的包括22工位與40工位兩種回轉頭，即可同時安裝22套和40套大小不同的沖模。這樣就可以保證模具在安裝完成后，很長時間內都不用再更換模具，大大提升了工作效率。機床在自動運行的過程中，其模具更換流程如下：模具1完成沖制以后，如下一步沖制需要對模具進行更換，那么程控系統就會把需要對模具進行更換的信息發送到控制臺和伺服電機編碼器中，并通過氣動銷釘再利用傳感器來接收換模信號，然后壓縮空氣將銷釘拔出；伺服電機收到信號并轉動轉塔，當需要更換的模具轉動至壓力中心點時自動停止，最后待氣動銷釘將回轉頭鎖牢后，就可以進行下一步的沖制。

2.3 自動換位夾鉗

正常情況下，機床本體x軸導軌處裝有夾鉗，用以夾持板材，但是其更加重要的一項功能是可以在機床允許長度以外實現自動換位，這就使得機床能夠沖制出超過其長度的沖壓件。例如，一臺CENTRUM2500沖床，其x軸最大尺寸一般都是1250mm。然而，在實際生產中，很多沖壓件的長度往往在1700～1800mm，這時就需要用到此項功能，當0～1250mm面積內的性狀沖制完成后，可以通過夾鉗自動換位功能將其移動至1250～2500mm范圍中，從而完成余下部分的沖制，最后再將其放回0～1250mm。這樣就能使板材應用范圍和程序編制更加方便。

3 CNC程控部分

本文以日本村田機械公司的“WIEDMAN”為例，對CNC程控部分進行說明。該軟件具有直觀、簡單的特點，即使是一些形狀復雜的零件，也能在較短的時間內完成編程。該軟件由多個不同級別軟件共同組成，各自都具有不同的特點。組成軟件的語句約30條，其中較為常用的有以下幾條。

（1）X Y DX DY（X Y為增值語句）

C（旋轉角度） T（模具工位號）

（2）OFS／：設定局部坐標

FRM／：設定絕對坐標

REP／：設定夾鉗自動換位

MOV／：設定起始點

（3）INC／：直線間隔沖

GRO／：格子沖

LAA／SAA／：斜線間隔沖

（4）PAT*／END*：設置子程序

MGR**／：提取子程序命令

（5）SYS／SYC／：關于某一軸對稱沖命令

X與Y在這里的坐標值都為相對原點的相對值，這樣就可以保證程序編制更加便捷。

X50Y50T05

（1=5，R=2．5）

INC／R 30 4

INC／U 40 4

本文所舉的是較為簡單的一系列編程，但是即便是形狀相對復雜的零件，其編程方法也基本一致，只是需要注意每點坐標相對多出一部分，這部分內容使用該軟件快速編程和修改功能即可完成。此外，在程序編制完成后，還可以通過屏幕對各個點進行語言核查，檢查是否存在問題。

4 專用模具部分

專用沖孔模具自身的結構較為簡單，其組成部分主要有沖頭、沖頭座、打料圈、安裝螺釘凹模以及凹模座，并且從設計方面保證了沖頭與凹模等消耗零件合理充分的利用。結合22工位和40工位沖床在外形和尺寸方面的不同，筆者為其設置A、B、C、D、E、F、I（旋轉工位）幾種工位。

其中，A、B、C、D幾個工位均為快換工位，無論是對對沖頭和凹模進行更換還是對整個模具進行更換，一名熟練的工人都只需要3～4min就可以完成。其更換過程為：在換模狀態下，先取下壓圈，拿出上模，再取出凹模，拆除上模中的安裝螺釘，并將需要進行安裝的沖頭取出，按照指定的方向在凹模座中裝好凹模，然后將沖頭放好壓圈，最后進行盤車，并完成打料圈的安裝即可。

E、F、I工位在模具的更換和安裝上與前者相同，但是與正常模具相比，其尺寸相對更大，因此需要調整好起始零度，其花費的時間較長，通常可以在8min以內完成。此外，旋轉工位根據其名稱就可以看出，它可以實現360°范圍內的旋轉功能，這樣一來，人們在編程中就可以對其旋轉角度進行設定，從而保證其能夠完成傾斜、直線以及弧線沖制。而采用垂直平行的方向進行采編，也能將回轉頭旋轉過程中浪費的時間大幅降低。筆者結合旋轉工位在實際應用中的結構和使用情況進行分析，認為以單獨一個伺服電機來完成對上下旋轉工位的帶動能夠達到最好的效果。目前，國外很多企業都已經開始將雙電機逐漸改為單電機，這樣不僅能夠避免事故的出現，還可以有效簡化參數，方便工作人員檢查和維護。

5 特殊模具的安裝及調整方法

一般情況下，工作部分與模套一體化安裝這種方式非常適合沖圓臺、沖方臺、翻邊、拉伸和巧孔等特殊模具的安裝，這樣可以大幅降低模具更換所用的時間。在對圓臺、方臺以及翻邊的高度進行調整時，加裝墊片是應用較為廣泛的一種方法，即采用銅皮或薄板將其按照模具的外形大小進行剪切，并加裝于上模與模具之間以降低下死點位，從而保證其能夠達到要求的高度或深度，這種方法具有良好的效果。

6 結語

通過對自動化鈑金沖床技術的研究和對鈑金加工的主要部件的分析，筆者對鈑金機械化自動化加工技術有了更加深刻的認識。筆者相信，隨著我國科學技術的發展，鈑金加工自動化水平也會越來越高。

[1]湯平.淺議數控沖床的鈑金加工[J].科技資訊，2011，（21）：126

[2]榮云，李支茂，諶永祥.立式鉚釘機的自動化改造設計與研究[J].機械設計與制造，2017，（1）：134-136.