淺談鈑金加工工藝中的機(jī)械化自動(dòng)化控制技術(shù)

穆靜強(qiáng)

（貴州理工學(xué)院，貴陽 550003）

國內(nèi)鈑金行業(yè)加工成本低，產(chǎn)品具有重量輕、體積小、性能高等優(yōu)點(diǎn)，因此受到各個(gè)行業(yè)的青睞。然而，隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝已經(jīng)很難滿足用戶的需求。當(dāng)前，鈑金行業(yè)間存在日趨激烈的市場競爭，因此鈑金行業(yè)機(jī)械自動(dòng)化已成為必然的發(fā)展趨勢。

1 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床自動(dòng)化

本文主要就數(shù)控旋轉(zhuǎn)塔的自動(dòng)化控制問題展開分析。當(dāng)前，數(shù)控旋轉(zhuǎn)塔沖床是最為先進(jìn)的鈑金設(shè)備之一，擁有多工位壓力回轉(zhuǎn)頭、模具庫以及自動(dòng)轉(zhuǎn)換模系統(tǒng)，因此能夠使生產(chǎn)效率大幅提升。同時(shí)，其輔助工作臺(tái)面積較大，操作方便快捷。

2 機(jī)床本體部分

2.1 機(jī)床本體

機(jī)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(fù)的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)試驗(yàn)，證明其具備較高的剛性，產(chǎn)生誤差的概率極低。機(jī)床本體的安裝方法也相當(dāng)簡單，通常情況下，最大沖孔力不超過200kN的機(jī)床頭可以通過墊板調(diào)整、螺釘調(diào)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(yù)先在地基中埋設(shè)二次件，然后將機(jī)床和二次件連接到一起。通過試驗(yàn)測試，以上兩種安裝方法均能保證機(jī)床運(yùn)行500h仍然不會(huì)出現(xiàn)任何水平精度上的偏差。

2.2 回轉(zhuǎn)頭

回轉(zhuǎn)頭也就是人們常說的轉(zhuǎn)塔。比較常見的包括22工位與40工位兩種回轉(zhuǎn)頭，即可同時(shí)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(shí)間內(nèi)都不用再更換模具，大大提升了工作效率。機(jī)床在自動(dòng)運(yùn)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?jīng)_制需要對模具進(jìn)行更換，那么程控系統(tǒng)就會(huì)把需要對模具進(jìn)行更換的信息發(fā)送到控制臺(tái)和伺服電機(jī)編碼器中，并通過氣動(dòng)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(jī)收到信號并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)塔，當(dāng)需要更換的模具轉(zhuǎn)動(dòng)至壓力中心點(diǎn)時(shí)自動(dòng)停止，最后待氣動(dòng)銷釘將回轉(zhuǎn)頭鎖牢后，就可以進(jìn)行下一步的沖制。

2.3 自動(dòng)換位夾鉗

正常情況下，機(jī)床本體x軸導(dǎo)軌處裝有夾鉗，用以夾持板材，但是其更加重要的一項(xiàng)功能是可以在機(jī)床允許長度以外實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換位，這就使得機(jī)床能夠沖制出超過其長度的沖壓件。例如，一臺(tái)CENTRUM2500沖床，其x軸最大尺寸一般都是1250mm。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，很多沖壓件的長度往往在1700～1800mm，這時(shí)就需要用到此項(xiàng)功能，當(dāng)0～1250mm面積內(nèi)的性狀沖制完成后，可以通過夾鉗自動(dòng)換位功能將其移動(dòng)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(yīng)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(jī)械公司的“WIEDMAN”為例，對CNC程控部分進(jìn)行說明。該軟件具有直觀、簡單的特點(diǎn)，即使是一些形狀復(fù)雜的零件，也能在較短的時(shí)間內(nèi)完成編程。該軟件由多個(gè)不同級別軟件共同組成，各自都具有不同的特點(diǎn)。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(zhuǎn)角度） T（模具工位號）

（2）OFS／：設(shè)定局部坐標(biāo)

FRM／：設(shè)定絕對坐標(biāo)

REP／：設(shè)定夾鉗自動(dòng)換位

MOV／：設(shè)定起始點(diǎn)

（3）INC／：直線間隔沖

GRO／：格子沖

LAA／SAA／：斜線間隔沖

（4）PAT*／END*：設(shè)置子程序

MGR**／：提取子程序命令

（5）SYS／SYC／：關(guān)于某一軸對稱沖命令

X與Y在這里的坐標(biāo)值都為相對原點(diǎn)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(fù)雜的零件，其編程方法也基本一致，只是需要注意每點(diǎn)坐標(biāo)相對多出一部分，這部分內(nèi)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(gè)點(diǎn)進(jìn)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)方面保證了沖頭與凹模等消耗零件合理充分的利用。結(jié)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(shè)置A、B、C、D、E、F、I（旋轉(zhuǎn)工位）幾種工位。

其中，A、B、C、D幾個(gè)工位均為快換工位，無論是對對沖頭和凹模進(jìn)行更換還是對整個(gè)模具進(jìn)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(tài)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(jìn)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(jìn)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(diào)整好起始零度，其花費(fèi)的時(shí)間較長，通?？梢栽?min以內(nèi)完成。此外，旋轉(zhuǎn)工位根據(jù)其名稱就可以看出，它可以實(shí)現(xiàn)360°范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)功能，這樣一來，人們在編程中就可以對其旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行設(shè)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(jìn)行采編，也能將回轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)過程中浪費(fèi)的時(shí)間大幅降低。筆者結(jié)合旋轉(zhuǎn)工位在實(shí)際應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)和使用情況進(jìn)行分析，認(rèn)為以單獨(dú)一個(gè)伺服電機(jī)來完成對上下旋轉(zhuǎn)工位的帶動(dòng)能夠達(dá)到最好的效果。目前，國外很多企業(yè)都已經(jīng)開始將雙電機(jī)逐漸改為單電機(jī)，這樣不僅能夠避免事故的出現(xiàn)，還可以有效簡化參數(shù)，方便工作人員檢查和維護(hù)。

5 特殊模具的安裝及調(diào)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(tái)、沖方臺(tái)、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(shí)間。在對圓臺(tái)、方臺(tái)以及翻邊的高度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，加裝墊片是應(yīng)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(jìn)行剪切，并加裝于上模與模具之間以降低下死點(diǎn)位，從而保證其能夠達(dá)到要求的高度或深度，這種方法具有良好的效果。

6 結(jié)語

通過對自動(dòng)化鈑金沖床技術(shù)的研究和對鈑金加工的主要部件的分析，筆者對鈑金機(jī)械化自動(dòng)化加工技術(shù)有了更加深刻的認(rèn)識。筆者相信，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鈑金加工自動(dòng)化水平也會(huì)越來越高。

[1]湯平.淺議數(shù)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(jī)的自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2017，（1）：134-136.