浅谈钣金加工工艺中的机械化自动化控制技术

穆静强

（贵州理工学院，贵阳 550003）

国内钣金行业加工成本低，产品具有重量轻、体积小、性能高等优点，因此受到各个行业的青睐。然而，随着人们对产品质量要求的提高，传统的生产工艺已经很难满足用户的需求。当前，钣金行业间存在日趋激烈的市场竞争，因此钣金行业机械自动化已成为必然的发展趋势。

1 数控转塔冲床自动化

本文主要就数控旋转塔的自动化控制问题展开分析。当前，数控旋转塔冲床是最为先进的钣金设备之一，拥有多工位压力回转头、模具库以及自动转换模系统，因此能够使生产效率大幅提升。同时，其辅助工作台面积较大，操作方便快捷。

2 机床本体部分

2.1 机床本体

机床本体框架采用的是三厢体型框架，使用的是有限元算法，利用反复的动态与静态试验，证明其具备较高的刚性，产生误差的概率极低。机床本体的安装方法也相当简单，通常情况下，最大冲孔力不超过200kN的机床头可以通过垫板调整、螺钉调整、顶紧以及减震垫来与地面连接。如果最大冲孔力超过200kN，就需要预先在地基中埋设二次件，然后将机床和二次件连接到一起。通过试验测试，以上两种安装方法均能保证机床运行500h仍然不会出现任何水平精度上的偏差。

2.2 回转头

回转头也就是人们常说的转塔。比较常见的包括22工位与40工位两种回转头，即可同时安装22套和40套大小不同的冲模。这样就可以保证模具在安装完成后，很长时间内都不用再更换模具，大大提升了工作效率。机床在自动运行的过程中，其模具更换流程如下：模具1完成冲制以后，如下一步冲制需要对模具进行更换，那么程控系统就会把需要对模具进行更换的信息发送到控制台和伺服电机编码器中，并通过气动销钉再利用传感器来接收换模信号，然后压缩空气将销钉拔出；伺服电机收到信号并转动转塔，当需要更换的模具转动至压力中心点时自动停止，最后待气动销钉将回转头锁牢后，就可以进行下一步的冲制。

2.3 自动换位夹钳

正常情况下，机床本体x轴导轨处装有夹钳，用以夹持板材，但是其更加重要的一项功能是可以在机床允许长度以外实现自动换位，这就使得机床能够冲制出超过其长度的冲压件。例如，一台CENTRUM2500冲床，其x轴最大尺寸一般都是1250mm。然而，在实际生产中，很多冲压件的长度往往在1700～1800mm，这时就需要用到此项功能，当0～1250mm面积内的性状冲制完成后，可以通过夹钳自动换位功能将其移动至1250～2500mm范围中，从而完成余下部分的冲制，最后再将其放回0～1250mm。这样就能使板材应用范围和程序编制更加方便。

3 CNC程控部分

本文以日本村田机械公司的“WIEDMAN”为例，对CNC程控部分进行说明。该软件具有直观、简单的特点，即使是一些形状复杂的零件，也能在较短的时间内完成编程。该软件由多个不同级别软件共同组成，各自都具有不同的特点。组成软件的语句约30条，其中较为常用的有以下几条。

（1）X Y DX DY（X Y为增值语句）

C（旋转角度） T（模具工位号）

（2）OFS／：设定局部坐标

FRM／：设定绝对坐标

REP／：设定夹钳自动换位

MOV／：设定起始点

（3）INC／：直线间隔冲

GRO／：格子冲

LAA／SAA／：斜线间隔冲

（4）PAT*／END*：设置子程序

MGR**／：提取子程序命令

（5）SYS／SYC／：关于某一轴对称冲命令

X与Y在这里的坐标值都为相对原点的相对值，这样就可以保证程序编制更加便捷。

X50Y50T05

（1=5，R=2．5）

INC／R 30 4

INC／U 40 4

本文所举的是较为简单的一系列编程，但是即便是形状相对复杂的零件，其编程方法也基本一致，只是需要注意每点坐标相对多出一部分，这部分内容使用该软件快速编程和修改功能即可完成。此外，在程序编制完成后，还可以通过屏幕对各个点进行语言核查，检查是否存在问题。

4 专用模具部分

专用冲孔模具自身的结构较为简单，其组成部分主要有冲头、冲头座、打料圈、安装螺钉凹模以及凹模座，并且从设计方面保证了冲头与凹模等消耗零件合理充分的利用。结合22工位和40工位冲床在外形和尺寸方面的不同，笔者为其设置A、B、C、D、E、F、I（旋转工位）几种工位。

其中，A、B、C、D几个工位均为快换工位，无论是对对冲头和凹模进行更换还是对整个模具进行更换，一名熟练的工人都只需要3～4min就可以完成。其更换过程为：在换模状态下，先取下压圈，拿出上模，再取出凹模，拆除上模中的安装螺钉，并将需要进行安装的冲头取出，按照指定的方向在凹模座中装好凹模，然后将冲头放好压圈，最后进行盘车，并完成打料圈的安装即可。

E、F、I工位在模具的更换和安装上与前者相同，但是与正常模具相比，其尺寸相对更大，因此需要调整好起始零度，其花费的时间较长，通常可以在8min以内完成。此外，旋转工位根据其名称就可以看出，它可以实现360°范围内的旋转功能，这样一来，人们在编程中就可以对其旋转角度进行设定，从而保证其能够完成倾斜、直线以及弧线冲制。而采用垂直平行的方向进行采编，也能将回转头旋转过程中浪费的时间大幅降低。笔者结合旋转工位在实际应用中的结构和使用情况进行分析，认为以单独一个伺服电机来完成对上下旋转工位的带动能够达到最好的效果。目前，国外很多企业都已经开始将双电机逐渐改为单电机，这样不仅能够避免事故的出现，还可以有效简化参数，方便工作人员检查和维护。

5 特殊模具的安装及调整方法

一般情况下，工作部分与模套一体化安装这种方式非常适合冲圆台、冲方台、翻边、拉伸和巧孔等特殊模具的安装，这样可以大幅降低模具更换所用的时间。在对圆台、方台以及翻边的高度进行调整时，加装垫片是应用较为广泛的一种方法，即采用铜皮或薄板将其按照模具的外形大小进行剪切，并加装于上模与模具之间以降低下死点位，从而保证其能够达到要求的高度或深度，这种方法具有良好的效果。

6 结语

通过对自动化钣金冲床技术的研究和对钣金加工的主要部件的分析，笔者对钣金机械化自动化加工技术有了更加深刻的认识。笔者相信，随着我国科学技术的发展，钣金加工自动化水平也会越来越高。

[1]汤平.浅议数控冲床的钣金加工[J].科技资讯，2011，（21）：126

[2]荣云，李支茂，谌永祥.立式铆钉机的自动化改造设计与研究[J].机械设计与制造，2017，（1）：134-136.