冲压件的快速样品制造技术

1、22 冲压件的快速样品制造技术随着科技的不断发展，人们对物质生活的要求越来越高，对产品的要求相应也越来越高，使产品更新换代速度日益加快，制造业的生产方式也朝着多品种、小批量生产的方向发展。样品制造以其批量小、速度快的特点在近年来得到快速发展，成为制造业重要的生产方式之一。科技电子产品的发展是二十一世纪世界性产品的命脉，作为信息时代的产物， “快速、高质、创新”成为新时期电子技术产品赖以生存的三大要素。样品制造业即是由此而产生的一个新兴的产业，其发展非常快速。目前，样品生产已经能够做到非常快速的交货。但是，为了达到快速，产品的质量在某些方面有所降低，而且成本很高，这在一定程度上影响了样品制造业的

2、发展。在未来，样品制造业将朝着更加快速、更高质量发展。产品朝着多品种、小批量的方向发展，为样品制造提供了广阔的发展空间，样品制造的应用领域越来越广泛。除了冲压产品外的其它产品也开始应用先进技术进行样品制造。采用世界先进制造设备和技术，以样品快速弹性制造能力及产能来争取客户，以大量生产前样品试作及小批量生产，来衔接后续批量生产订单获得。2.1 冲压件快速样品制造及其关键技术2.1.1 冲压件快速样品制造技术简介（1）样品制造的特点在产品的设计和开发阶段，制造商需要少量成品来检验设计的效果，以便进一步改进，或是需要小批量成品快速投放市场以获得市场信息。某些 3C 资讯产品种类丰富，为了满足用户追求

3、个性化的要求，需求量很小，无法投入量产，这时就需要制造样品，所以样品制造有以下一些特点：1)速度快 为了快速抢占市场，时间是制胜的法宝。从产品设计结束到制造出样品可能只要几天的时间，而传统的制造方法仅仅设计制造出模具就需要好几个月的时间，因此即时上市(即 Time to market)成为样品制造的重要特点之一。2)变种变量 制造样品时，种类丰富多样，数量变化大，有的制造商可能只需要几件来检验设计的效果，而有的制造商则在几年内每月都需要几百件来投放市场。3)成本高 由于样品制造的数量少，速度快，其制造方法不同于传统制造方法，需要使用更为先进的设备，设备成本昂贵，投资大。为了达到质量要求，采用最

4、好的材料，所以其成本高。但是这只是相对于量产时的成本，而有的产品可能只生产几件或几百件就被遗弃，达不到量产的阶段，如果采用传统的方法来制造是绝对行不通的。（2）样品制造的类型目前，样品制造业主要有少量样品制造与量产样品制造两类。1）少量样品制造 一般是在产品的设计阶段，制造商需要少量的成品来检验设计的效果，其制造的数量少，一般在 10 到 100 件，要求 24 到 72 小时交货。由于需要快速交货，所以在制造方法上始终追求快为目标，而设计制造模具要求时间太长，成本太高，无法用于少量样品制造。所以，少量样品制造采用先进的设备来替代传统的模具加工，并且使用简易模来完成传统设备无法加工的成形，即所

5、谓软模加工（指钣金加工领域非模具化生产， 而是运用多种数控设备， 如：激光切割机、数控冲床、折弯机以及铆钉机、冲床等等， 结合3刀具、共用模架、简单模具等辅助设备，完成小批量快速生产的一种加工模式） 。少量样品生产采用世界先进制造设备和技术，以样品快速弹性制造能力及产能争取客户，以使用硬模来大量生产前样品试作及小批量生产来衔接后续批量生产订单获得。2）量产样品制造 一般在产品投放市场阶段，适用于一些每月需求量小，但需要长期供货的产品，如一些大型的网络服务器机箱等。其每月生产 100 到5000 件，寿命期为 1 到 3 年。这种产品的制造既不同于少量样品制造又不同于大批量生产，所以其方法也不同

6、。一般来说，量产样品制造从质量和成本的角度考虑，一部分结构采用先进的设备替代模具加工，而另外一部分则需要采用模具加工。2.1.2 冲压件样品制造的流程 （1）少量样品制造流程少量样品制造流程如图 21 所示，主要包括下列过程：1) 业务接单 了解客户的特殊要求，交货期限等； 2)生产技术中心进行产品图图面的确认及成本分析 确定客户图面之所需材料是否充足，特殊要求是否能够满足，附件物品是否能够及时采购以及交货期限是否可以保证；同时，生产技术中心还须建立产品数据库，给后续生产部门提供资源信息；3)制定生产规划 由各部门集体进行产品生产规划的制定，安排工序，确定简易模具制作方案，解决各部门生产中存在

7、的问题，预排加工时间；4)生产协调 由生产部门制定生产工单，向上级提出材料申请，排配工作流程，确定外配合作部分和外配加工单位，同时开始设计简易模具；5)工艺方案确定 由工程部安排加工具体方案，决定各种結构所使用的加工工具、加工次序等；6)由程序组进行程序展开 这部分的主要工作是将展开图转换成 NCT 和激光程序，包括毛坯的展开，公差尺寸的确定，进行工艺处理等。7)生产实施 激光组进行下料作业，NCT 组进行冲孔或下料作业，然后由折床组完成折弯工序，钳工加工完成内孔翻边、压筋（压包） 、拉深、压印等工序，最后由组装组完成产品组装；8)检验、出货 质量管理部门进行零件检测，出货。（2）量产样品制造

8、流程其前期流程与少量样品制造流程相同，由企划接工程单，工程部估算成本，确定交货期限；接下来由专门的负责小组整理相关资料，确定工艺，模具具体类型，生产进度等。完成上述工作以后，进入模具设计阶段。模具设计分以下步骤进行：1)毛坏尺寸展开计算 其间做一定的工艺处理；4前期流程执行流程结案流程（2-3H）工艺流程确定五金件规格确定外协件确定原材料确定预估各部门作业时间a.新零件、新厂商新厂商资料建立（4-8H）b.新零件、旧厂商确认制作厂商并洽谈议价、核价（4H）移转说明会客户评审FAI 制作业务发单产品开发接单报价 制作电子图档，简易模开发 产品开发技术会议 工程图设计，坯料展开，工艺卡制作 工序卡

9、料号，材料清单零组件状况表零件开发规范设计二次加工规范样品小组确认工艺下料成形冲件铆合外协加工出货制造资源规划采购检验入库组装（1H）（4H）（4-8H）（4H）（0.5H）（2H）（1-2H）（2H）（24H）采购系统并发出产品订单 进料检验及入库 对于样品制造的物料入库采用如下作业：a.样品的物料设立样品物料仓b.半成品的物流，仓储由样品制作小组自行控制管理c.样品成品设立样品成品仓库产品移转部分：详见产品移转流程 （16H 内）图样，交货期，数量，执行单号图 21 少量样品制造作业流程52)进行工序安排 确定每一工序内容，绘制工序图；3)建立档案系统，移交作业；4)进行模具结构设计 根据

10、工程图确定模具的具体结构。这一阶段工作量大，也非常重要，关系着后续加工的速度、产质量量、产品成本，因而在这一阶段投入的人力、物力相当大。5)模具加工 专门进行模具加工的部门接到模具设计部门传来的图纸，经过程序展开、加工方案确定、工艺处理，在最短的时间内加工出模具零部件，并移交设计部门。这一阶段也是至关重要的，能否快速、准确的加工出模具，是胜败的关键。加工设备主要有高速研磨机、高速铣加工机、线切割机和电火花加工机等。6)试模 模具设计部门接到模具加工部门所加工出来的模具零部件，进行组装作业，并试模、调模。7）批量生产 模具组装、调试完成以后，转给制造部进行批量生产，其间模具如出现问题，再移交模具

11、设计部门或加工部门进行修模。8）检验、交货 质量管理部对成品进行检验，最终交货。2.1.3 关键技术问题及难点分析2.2 快速样品制造常用设备 样品制造中主要采用的先进设备有激光切割机、NCT 冲床、数控折弯机等。样品加工中采用激光切割机和数控冲床来下料，打孔。通过合理的工序安排，根据激光切割机与数控冲床各自的优点，达到最佳的效果和经济性。利用数控折弯机完成相关折弯成形。2.2.1 激光加工机床(1）激光加工的特点 激光加工是一种利用能量束的加工方法，它利用材料在激光聚焦照射下瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的冲击波，使被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料的去除。激光加工具有以下特点：几乎对所有金

12、属材料和非金属材料如钢材、耐热合金、高熔点材料、陶瓷、宝石、玻璃、硬质合金和复合材料等都可加工；加工效率高，可实现高速切割和打孔，也易于实现加工自动化和柔性加工；加工作用时间短，除加工部位外，几乎不受热影响和不产生热变形；非接触加工，工件不受机械切削力，无弹性变形，能加工易变形薄板和橡胶等工件；由于激光束易实现空间控制和时间控制，能进行微细的精密图形加工；不存在工具磨损和更换问题；在大气中无能量损失，故加工系统的外围设备简单，不像电子束加工需要真空室；可以通过空气、惰性气体或光学透明介质，故可对隔离室或真空室内工件进行加工；加工时不产生振动和机械噪声。激光加工主要应用于打孔和切割，此外还有激光

13、划线、图形刻划、修边、动平衡校正、热处理、激光焊接和打标志等多种用途。(2）激光加工机床的组成 激光加工机床如激光打孔机和激光切割机除具有一般机床所需有的支承构件、运动部件以及相应的运动控制装置外，主要应备有激光加工系统，它是由激光器、聚焦系统和电气系统三部分组成的。1)激光器 产生激光束的器件称为激光器，它的种类很多，按其工作物质的不同可分为固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器和化学激光器等 5 种。激光束的输出方式有脉冲、连续和巨脉冲等 3 种。6激光器由激光光源、光泵、聚光器和谐振腔组成，应用于加工的激光器主要有：固体激光器具有稳定性好的特点，能量效率一般3，由于输出能量小，

14、主要用于打孔和点焊及薄板的切割。激光光源以红宝石、钕玻璃或 YAG(掺钕钇铝石榴石)等作为工作物质。YAG 是气体激光中能发出最大功率的离子激光，YAG 的激光波长相当于二氧化碳气体激光波长的 110，可在脉冲或连续波的情况下应用，具有波长短、聚光性好，适于精密加工，特别是在脉冲下进行孔加工最为有效，也可用于切削、焊接和光刻等。且由于聚光性好，可通过光导纤维传输能量，适用于内腔加工等特定场合。目前输出功率大多在 600W 以下，最大已达 4kW。另一种红宝石激光源的波长更短，稳定性好，但能量效率 0103，主要用于打孔和点焊。光泵是使工作物质发生粒子反转产生受激辐射的激励光源，因此光泵的发射光

15、谱应与工作物质的吸收光谱相匹配。常用的光泵有脉冲氙灯和氪灯，脉冲氙灯的发光强度和频率较高，适用于脉冲工作的固体激光器，而氪灯的发光光谱能与 YAG 的吸收光谱很好匹配，是 YAG 连续激光器的理想光泵。为改善照射的均匀性，光泵可用双灯、三灯或四灯。聚光器罩在光泵的外围，它是把光泵发生的光有效地、均匀地集中到工作物质上。聚光器中常用的是圆柱聚光器和椭圆聚光器，也有球形、椭球和紧包形的聚光器。其要求为聚光均匀、散热好、结构简单、内壁反射率高，表面粗糙度004以下，通常聚光效率达 80。aRm谐振腔是一种光学反馈元件，它的作用是使光放大介质产生光振荡。其类型对激光输出能量和发散角有很大影响，常用的平

16、行平面谐振腔由反射镜组成，谐振腔的长度为激光半波长的整倍数，反射镜平行度10。气体激光器 常用的工作物质有分子激光的二氧化碳和离子激光的氩气，后者输出功率为 25W，它的 10ns 级短脉冲，使热影响区小，用于半导体、陶瓷和有机物的高精度微细加工。而 CO2激光器的功率在连续方式工作时可达45kW，脉冲式可达 5kW，故在加工中应用最广。光源是在氦的体积分数约 80，氮的体积分数约 15和 CO2的体积分数约 5的混合气体中进行放电形成粒子数反转的分子激光。它的能量效率通常为 510，高效装置甚至可达1015。CO2气体激光器的波长为 106，处于红外线m领域，因而其激光束为不可见光。CO2激

17、光器的工作原理图如图22 所示。气体激光的激励虽也可用光泵的方法，但大多用直流放电(图 133)或高频放电的方式。谐振腔由放电管两端的镜面构成，一端是镀金凹镜，另一端是锗或砷化镓平镜，它们也兼作密封之用。 1反射凹镜；2、5电极；3放电管； 4CO2气体；6反射平镜(红外材料)图 22 C02激光器工作原理示意图 (直流电源电压几万 V、电流几十 mA)7图 24 激光切割机外形CO2激光器的输出功率与放电管的长度成正比，低速轴流式的气体流速慢，输出功率小，约 5070Wm，但其输出功率稳定，易得到单模，一般用于百瓦级激光器。对于千瓦级的CO2激光器则采用气体循环速度达 100ms 的高速轴流

18、式的激光器或气流及放电与激光光轴垂直的双轴直交型以及气流、放电与激光光轴三者互相垂直的三轴直交型可达到使激光器小型化。2)聚焦系统 其作用是把激光束通过光学系统精确地聚焦至工件上，故具有调节焦点位置和观察显示的功能。CO2激光器输出的是红外线，故要用锗单晶、砷化镓等红外材料制造的光学透镜才能通过。为减少表面反射需镀增透膜。图 23 为应用于 CO2激光切割机的透射式聚焦系统。图中在光束出口处装有喷吹氧气、压缩空气或惰性气体 N2的喷嘴，用以提高切割速度和切口的平整光洁。工作台用抽真空方法使薄板工件能紧贴在台面上。3)电气系统 电气系统包括激光器电源和控制系统两部分，其作用是供给激光器能量(固体

19、激光器的光泵或 CO2激光器的高压直流电源)和对输出方式(如连续或脉冲、重复频率等)进行控制。此外，工件或激光束的移动大多采用CNC 控制。为了实现聚焦点位置的自动调整，尤其当激光切割的工件表面不平整时，需采用焦点自动跟踪的控制系统，它通常用电感式或电容式传感器来实时检测，通过反馈来控制聚焦点的位置，其控制精度的要求一般为0050005mm。图 24 为激光切割机外形，激光切割机由充满二氧化碳排泄容器，激发气体产生光束的高电压系统和聚焦反射和光学系统组成，在光束接触工件的点上，光学系统缩减光束半径接近 0.2mm，几百瓦的能量集中在很小的面积上，足够熔化和蒸发大部分金属，切割运动是通过导入惰性

20、保护气体来吹走己蒸发的金属，或者导入氧化气来促进金属的燃烧。激光切割成本甚高，但在提供加工模型和试制样品方面快而经济的能力，其它机械无法与之比拟。它提供一个快速，准确的路径，从试制到生产，几乎完全是由软件进行控制的。激光切割机在 X 和 Y 方向进行数控，其优点有：速度快，切割速度达到12000mmmin；无噪音，无振动；切割断面质量好。公差极小，加工完成后没有毛边，不需要准备毛坯，一个小部件可以从一块大薄板上成形，剩下的薄板可以储存起来以备后用； 适用范围广，可加工任何材料。在样品生产中多用于加工外轮廓和比较大以及不规则的内孔，不 1C02激光器；2激光束； 3镀金全反射镜；4砷化 镓(Ga

21、As)透镜；5喷嘴； 6工件；7工作台图 23 透射式聚焦系统8受工件外形复杂的限制，尤其是特殊产品的二次切割，包括已折弯成形产品的二次加工，因工艺更改产品的补救加工，极大的提高了样品加工的灵活性。(3）激光加工的合理工作参数1)激光打孔尺寸及其精度的控制 孔径尺寸控制 采用小的发散角的激光器(00010003rad)，缩短焦距或降低输出能量可获得小的孔径。对于熔点高、导热性好的材料可实现孔径001lmm 的微小孔加工，最小孔径可达 0001mm。孔的深度控制 提高激光器输出能量，采用合理的脉冲宽度(材料的导热性越好，宜取越短的脉冲宽度)，应用基模模式(光强呈高斯分布的单模)可获得大的孔深。对

22、于孔径小的深孔宜用激光多次照射，并用短焦距(1530mm)的物镜打孔。提高激光加工孔的圆度 激光器模式采用基模模式加工，聚焦透镜用消球差物镜，且透镜光轴与激光束光轴重合，工件适当偏离聚焦点以及选择适当的激光能量等可提高加工圆度。降低打孔的锥度 通常孔的锥度随其孔深孔径比增大而增加，采用适当的激光输出能量或小能量多次照射，较短的焦距，小的透镜折射率及减少入射光线与光轴间的夹角等措施可减小孔的锥度。硬脆材料激光打孔的实用参数 用 YAG 激光加工机对红宝石和金刚石打孔，当孔径为 005mm 时，所用的单个脉冲的激光能量分别为 0051J，每秒的脉冲数约为 20 个；加工 Si3N4、SiC 和 A

23、12O3等陶瓷，当孔径为02515mm 时，所用单个脉冲激光能量在 58J，每秒的脉冲数为 510个，脉冲宽度 063ms，辅助气体用空气或氮气。2)激光切割的合理工作参数 除精细切割如切割硅片可用 YAG 固体激光器外，激光切割一般采用 CO2激光器，其工作参数主要有切割速度、切缝宽度和切割厚度。激光切割速度 它随激光功率和喷气压力增大而增加，而随被切材料厚度增加而降低。切割 6mm 厚度碳素钢钢板的速度达到 25mmin，而厚度为12mm 的钢板仅为 08mmin。切割 156mm 厚的胶合板为 45mmin，切割 35mm 厚的丙烯酸酯板的速度则达 27m min。切缝宽度 一般在 05

24、mm 左右，它与被切材料性质及厚度、激光功率大小、焦距及焦点位置、激光束直径、喷吹气体压力及流量等因素有关，其影响程度大致与对打孔直径的影响相似。切割精度可达002001mm。切割厚度 它主要取决于激光输出功率。切割碳素钢时，lkW 级激光器的极限切割厚度为 9mm，15kW 级为 12mm，25kW 级为 19mm；25kW级切割不锈钢的最大切割厚度则为 15mm。对于厚板切割则需配置 3kW 以上的高功率激光器。辅助气体提高切割效率和切口质量 由于金属表面的激光反射率可高达95，使激光能量不能有效地射入金属表面。喷吹氧气或压缩空气能促进金属表面氧化，可提高对激光的吸收率来提高切割效率。增加

25、吹氧压力还可使切缝减小，切割石英时，吹氧可防止再粘结。切割易燃材料时，可喷惰性气体防止燃烧，切割带有金属夹层的易燃材料，宜采用压缩空气。当吹气压力未超过某一数值时，增加压力可增大切割厚度。对于熔点低、分解点低及导热性差的塑料、纤维、木材、布料等，一般应采用长焦距的锗透镜来聚焦激光束。92.2.2 数控冲床（1）数控冲床加工的特点NCT（Numerical Control Tooling）冲床又名为 CNC 转塔式冲孔机，其加工原理是由配套软件 PUNCH 生成 CNC 程序，通过网络传送到 NCT 的数控装置，从而由数控系统控制机床的主运动，进给运动方向，速度，位移量以及刀具转换的动作等，利用

26、模具的冲孔加工原理对板材进行冲裁加工。NCT 加工特点有：对工件改变适应性强，所有动作均由程序指令来控制，操作方便；加工精度高，产质量量稳定；生产率高；由于采用数控加工，操作人员劳动强度低。NCT 冲床综合了样品生产的高度弹性与相对廉价性这两个独特的优点，这是由于标准冲头的变化极大，使得成本及前期准备时间不须考虑特殊的冲头。使用 CNC 冲床技术能大大缩短从设计完成到零件生产之间的时间，在许多情况下，当批量较大时使用 CNC 冲床也很经济。采用了自动装卸设备后，有可能实现无人化生产。（2）NCT 冲床的组成和技术指标 村田维德曼公司的 Centaum3000 型数控转塔式多工位冲床外形如图25

27、 所示。其主要技术指标如表 21 所示。模具规格数如表 22 所示。相应34 工位、40 工位和 54 工位模具规格分别如图 26a） 、b） 、c）所示。图 25 Centaum 3000 型数控转塔式多工位冲床外形 a）34 工位 b）40 工位 c）54 工位图 26 Centaum 3000 型数控转塔式多工位冲床模具规格10表 21 Centaum 3000 型数控转塔式多工位冲床主要技术指标冲压能力300 kN最大加工板厚6.35 mmY 轴行程1620 mmX 轴行程2050 mm夹钳不移动1250 mm2000 mm夹钳一次移动1250 mm4000 mm加工板材尺寸（YX）反

28、转加工（短夹钳）1525 mm2000 mm喉深1345 mm最大加工件质量150 kg连冲 25mm 间隔220 HPM（205 HPM）冲压速度（54 工位）步冲 3.5mm 间隔（5mm 间隔）475H PM（390 HPM）工作台速度64 m/min加工精度0.12 mm转塔回转速度30 rpm流量0.1 m3/min气源压力045 MPa电源22 KVA表 22 Centaum 3000 型数控转塔式多工位冲床模具规格数工位数工位尺寸（）/mm34 工位40 工位54 工位A12.720B25.0162418C38.0556D51.0554E64.0F76.0222G89.0H105

29、.0J121.0222I/T51.0M/ T12.712M/K40 号码4*2*2*在自动旋转工位中，可自由地选择组装旋转模具、组合模具和号码模具。Centaum 3000 型数控转塔式多工位冲床由设备单元、控制器和辅助部件组成。各主要组成部分介绍如下：1）设备单元 主要的设备单元包括冲压部分和工作台部分（参考图27a） 、b） 、c） ） 。冲压组件部分包括冲孔和转塔单元。工作台部分包括 X 轴和 Y 轴的定位单元。工件的定位通过工作台部分与冲头中心的关系实现。基础 常用机械加工的铸件作为主基础“构架”来支持或安装其它的机械单元。有些结构可以在铸件上包含冲压和工作台基础。其它的可以包含两个铸

30、11件，a）主视图b）右视图c）左视图1滑板盖；2左门板；3前门板；4右门板；5机械式限位器；6球形螺杆；7卸料传送器；8工作台基础；9Y 向导轨；10分度销群；11右后和上门板；12右后和下门板；13通风孔；14上转塔；15重定位垫块；16工作台面；17工件夹具；18工件夹具夹钳杠杆；19移动回线；20小零件卸料器（可选择） ；21冲床基础；22下转塔12图 27 Centaum 3000 型数控转塔式多工位冲床的组成一个是冲压部分，另一个是工作台部分。两个铸件的结构在安装时准确地连接在一起。冲床部分 冲床部分由工作部件、转塔和与其相关的驱动装置等基本单元组成。工作部件由曲轴连杆机构组成。它

31、将驱动滑块运动到给定转塔位置。曲轴由皮带飞轮驱动。飞轮与曲轴通过液压离合器和制动器连接在一起。转塔位于压机本体的“喉”部。它们由锥形辊子轴承来支撑。环绕转塔的固定“有漏料孔工作台”支撑板料，并防止与转塔运动发生干涉。 “分度销”是指气动锥形销钉，把它们插入给定位置的分度孔中从而将转塔位于在给定的工位。工作台 工作台对工件起支撑和定位作用。工作台包括基础、Y 向导轨、球形螺杆、工作台面和滑板。两个互相平行的导轨安装在工作台凹槽内，为滑板提供了 Y 向导向。用一个可调的机械式限位器来限制最大 Y 向距离。滑板 滑板由十字滑动器、球形螺杆和工件夹具组成。滑板在工作台导轨上的前进和后退运动属于 Y 向

32、运动单元。十字滑动器可向左向右运动，它在滑板面上的十字运动属于 X 向运动单元。十字滑动器面和燕尾槽提供了与工件夹具贴合的表面。操作员将气动工件夹具沿着十字滑动器凹槽固定并且用快速释放夹钳杠杆来紧固（和拧松） 。球状螺杆用于 X 轴和 Y 轴的再循环球形螺杆通过弹性耦合与各自的驱动电机连接。2）控制器CNC CNC 是主控制器，负责整个系统的操作。主“运行程序”存储于只读存储器中。它由 Murata Wiedemann 加载，除了 Murata Wiedemann 不能被其它人修改。可编程机械控制器 “可编程机械控制器”位于计算机数值控制器外壳内。可编程机械控制器与计算机数值控制器的运行程序联

33、合工作，控制计算机数值控制器和机器之间的工作次序。数据存储于可编程序只读存储器中。Murata Wiedemann 优先于装载设计可编程机械控制器。机械输出驱动板 这种驱动板位于机器柜的右后方上部。它包括直流电驱动器、交流电驱动器和一些控制与联锁继电器。3）外围设备 外围设备是指那些支持机器运转的设备。许多外围（支撑）设备用来完成系统的运作和控制。机器柜的右后方下部是液压动力源，为液压离合器、制动器和相关冲头提供动力。磁性限位开关实现诸如工作台超行程，工件夹具保护等功能。电动螺线管控制诸如工件夹具和分度销的气动设备。Centaum 3000 型数控转塔式多工位冲床 CNC 作为整个系统信息的主

34、处理器，其它和设备控制相关的部件均受它控制。不同的电子控制部件间的关系控制模块图如图 28 所示。（3）NCT 冲床的发展趋势 CNC 转塔式冲孔机是数控锻压机械中发展最快、改进最多的一种。近年来，国外 CNC 转塔式压力机的技术发展趋势大体上可归纳为如下几方面：1）越来越多地采用液压传动代替机械传动 采用液压传动的主要优点有：滑块可以在工作循环中变速，即快速空程下降，慢速冲压，然后快速回升，从而既提高生产率，又改善冲压质量；冲孔力可控；滑块行程长度调节方便，可以由软件实现；有利于多种成形工序；冲头进人凹模深度可以编程和精确控制，因而模具寿命提高；没有离合器的排气噪声，冲压噪声也低；节省了昂贵

35、的液压湿式摩擦离合器，也省去了沉重的曲柄连杆传动系统，大大简化了制造过程，14降低了成本；无超载危险。15编码器电动机编码器电动机编码器电动机编码器电动机X轴交流电伺服单元CNC计算机数控PMC设备可编程控制器Y轴交流电伺服单元T轴交流电伺服单元C轴交流电伺服单元CNC 操作面板机器操作面板输入/输出行程开关和限位开关上死点控制电磁开关输出驱动面板（交流电/直流电驱动，继电器，和计时器）上死点编码器螺线管风扇电机冲床电机液压马达润滑电机CNC 外壳外壳设备外壳设备外壳图 28 控制模块图162）与激光切割头联合，组成所谓“激光压力机” 在转塔式压力机上配置激光切割头来代替轮廓步冲、剪切和冲压大

36、孔等工序已取得越来越明显的效益。美国 MidWest 机器产品公司使用激光转塔式压力机的经验表明：过去在转塔式压力机上转塔式担负 80的工作量，激光头担负 20的工作量；而 20 世纪90 年代初在天田 Apelio型 330kN 液压转塔式压力机(带 15kW 激光头)上，则正好颠倒过来，转塔式只担负 20工作量，80由激光切割头来完成。高速高精度的切割不仅完全应当取代振动很大、表面粗糙的步冲和剪切，而且也的确能以很好的经济性取代大直径模具和非标准模具的冲孔，为单件小批生产节省不少模具费用，因而许多主导公司都在转塔式压力机上配置激光切割头。3）分度模位增多，采用“多冲头模座” 单模位冲孔压力

37、机(如通快公司产品)也采用可以自转分度的“多冲头模座”。芬兰 TP4025F3 型 330kN 液压转塔式压力机共 21 个模位，其中竟有多达 10 个分度模位。这种分度模位 (在 CNC 系统中叫 C 轴控制)是日本安立电气公司于 20 世纪 80 年代初首先在转塔式压力机上采用的，其目的是用异形模具的不同部分在工件上冲出不同的轮廓形状。美国 Strippit 公司在此基础上发展了带四个不同半径圆弧的所谓“四半径模具”，提高了冲孔质量。这一原理很快被推广用于安装所谓“多冲头模座”(Multitool)，上、下两个模座同步回转一定角度就换了一次模具。这就是所谓“转中转”(turretintur

38、ret)结构。4）提高生产率和加工精度 目前转塔式压力机的最高行程速率已经达到步冲 1000 次min，最高定位速度已达 115mmin(芬兰 4025F3 型)。通快集团的 Trumatic 500R 型的定位速度也达到 108mmin。日本安立公司的转塔式压力机确保上下模孔的同心度在0005mm 以内。通快集团的 Trumatic 200R型冲孔压力机，在偏载情况下，冲头与凹模的不同心度在002mm 范围内，模具间隙很小，因此能加工极薄材料。安立公司转塔式压力机的冲孔精度可以达到(003005)mm。当在厚 0.15mm、尺寸为 600mm600mm 的不锈钢板上冲直径 03mm 的小孔时

39、，最小孔距为 04mm，孔的位置精度为007mm。据报道美国 Functional 公司生产的小型转塔式压力机的定位精度，高达0025mm。5）多功能柔性制造 转塔式压力机配备自动上下料装置、成品分选装置等外围设施，并由计算机集中控制而成为柔性制造单元，大大提高了生产率和机动时间，并能实现夜班无人看管。如 Amada(天田)公司专门生产的钣金加工高精度数控冲床，一般成“C”型或桥型。Vipros 系列液压转塔式压力机数控规格和基本技术参数分别如表 23 和表 24 所示。其中 358 型，公称力 330kN，冲孔速率为 520 次min(孔距 2mm 时)和 326 次min(孔距 254mm

40、)。转塔式共有 58 个模位，三圈布置，有两个直径 14mm 和两个直径 32mm 的分度模位。在三个固定模位中可装入 ATC(自动换模) “多冲头模座”，每个“多冲头模座”可有 2、3、4 或 8 个小冲头。滑块行程可调，工作噪声不高于 85dB。采用压缩空气吹喷油雾的冷却润滑装置，对所有模位上的冲头和转塔式上的工作面进行冷却润滑并清除毛刺，以免由于毛刺而发生冲头“咬死”现象，从而使模具寿命提高 4 倍，也减少了更换和重磨模具的时间。除冲孔和步冲外，还可进行挤压小孔、浅拉深、折压凸缘、压印、攻丝及安装自攻螺钉等工序。 在编排工艺时，要注意 NCT 的加工范围，由于 NCT 的加工速度快，所以

41、一些能够采用 NCT 加工的成形工序尽可能采用它，这样可以减少简易模的使用，提高生产的速度和产品的质量。17表 23 Vipros 系列液压转塔式压力机数控规格数控类型AMADAN 04P-C with PHNC控制坐标数三坐标同时控制程序代码ISO 或 EIA程序格式地址和数据最小尺寸0.01mm（0.001） ，0.01存储容量160 米磁带长度环境温度040最大相对湿度75%2.2.3 数控折弯机数控折弯机，也叫 NC 折床，其加工原理是将折弯模具(上模，下模)分别固定在折床的上下模座上，利用液压传输来实现模座的上下运动，通过对操作面板上的数值输入控制并结合上下模具合模形状，从而制造出尺

42、寸准确的折弯成形件。同时，利用 LASER 机的切割加工优势，用不锈钢、热轧钢板等硬度较高的板材制成简易模，作为折床成形加工的功能延伸及全面补充，填补了折床本身及其刀具的个别局限。（1）数控折弯机的加工特点 NC 折床的加工特点主要有：与传统加工比较，不需要做特殊的模具，即可进行形状复杂的鈑金成形；加工速度快，产品更新能力强，适应时代的潮流；采用了 NC 控制，加工精度高；操作简单方便。（2）数控折床的结构和技术参数数控折床由机械部分、电气部分、液压部分和 NC 电气控制部分四大部分构成。如图 29 所示为 Amada 公司 FBD8025 型数控折弯机的组成。1机架；2上横梁；3下横梁；4左

43、右导辊；5偏心载荷保护装置；6液压系统；7液压缸；8操作控制箱；9控制箱；10前后导辊；11支撑板；12脚踏板。2图 29 Amada 公司 FBD8025 型数控折弯机的组成18表 24 Vipros 系列液压转塔式压力机基本技术参数压力机型号VIPROS 304050QVIPROS 305072QVIPROS 306072QVIPROS 308080QVIPROS 505080VIPROS 506080冲压能力30 公制吨(33 美制吨)30 公制吨(33 美制吨)30 公制吨(33 美制吨)30 公制吨(33 美制吨)50 公制吨(55 美制吨)50 公制吨(55 美制吨)最大加工件尺寸

44、10002540 mm(39.37100”)12703660 mm(50144”)15253660 mm(60144”)20404000 mm(80.31157.5”)12704000 mm(50157.5”)15254000 mm(60157.5”)最大加工板厚6.4 mm (0.25”)6.4 mm (0.25”)6.4 mm (0.25”)6.4 mm (0.25”)6.4 mm (0.25”)6.4 mm (0.25”)最大加工件重量50 kg (110 lb)100 kg (220 lb)120 kg (264 lb)200 kg (440 lb)200 kg (440 lb)200

45、 kg (440 lb)工作台行程1000 mm (39.37”)1270 mm (50”)1525 mm (60”)2040 mm (80.31”)1270 mm (50”)1525 mm (60”)托架行程1270 mm (50”)1830 mm (72”)1830 mm (72”)2000 mm (78.74”)2000 mm (78.74”)2000 mm (78.74”)冲压精度0.1 mm (0.004”)0.1 mm (0.004”)0.1 mm (0.004”)0.1 mm (0.004”)0.1 mm (0.004”)0.1 mm (0.004”)每分钟撞击次数（8 毫米滑块

46、行程）8 mm pitch：275 spm25.4 mm pitch：275 spm8 mm pitch：275 spm25.4 mm pitch：240 spm8 mm pitch：275 spm25.4 mm pitch：240 spm2 mm pitch：300 spm25.4 mm pitch：195 spm2 mm pitch：380 spm(25 公制吨模式)25.4 mm pitch：220 spm2 mm pitch：380 spm(25 公制吨模式)25.4 mm pitch：215 spm最大滑块行程40 mm (1.57”)40 mm (1.57”)40 mm (1.57

47、”)40 mm (1.57”)40 mm (1.57”)40 mm (1.57”)最大进给速度X：65 m/min (213 ft/min)Y：50 m/min (164 ft/min)X：65 m/min (213 ft/min)Y：50 m/min (164 ft/min)X：65 m/min (213 ft/min)Y：50 m/min (164 ft/min)50 m/min (164 ft/min)50 m/min (164 ft/min)50 m/min (164 ft/min)转塔速度30 rpm25 rpm25 rpm30 rpm25 rpm25 rpm动力源30 kVA30

48、kVA30 kVA35 kVA35 kVA35 kVA气源250 liters/min(8.8 ft3/min)250 liters/min(8.8 ft3/min)250 liters/min(8.8 ft3/min)250 liters/min(8.8 ft3/min)250 liters/min(8.8 ft3/min)250 liters/min(8.8 ft3/min)工作气压5.0 kg/cm2 (71 psi)5.0 kg/cm2 (71 psi)5.0 kg/cm2 (71 psi)5.0 kg/cm2 (71 psi)5.0 kg/cm2 (71 psi)5.0 kg/cm2

49、 (71 psi)宽度2760 mm (108.7”)3780 mm (148.8”)3780 mm (148.8”)4160 mm (163.8”)4120 mm (162.2”)4120 mm (162.2”)长度4213 mm (165.9”)4673 mm (184.0”)5213 mm (205.0”)6189 mm (243.7”)4580 mm (180.3”)5023 mm (197.8”)19高度2125 mm (83.7”)2310 mm (90.9”)2506 mm (98.7”)2590 mm (102.0”)2450 mm (96.5”)2503 mm (98.5”)

50、重量l1.0 公制吨(12.1 美制吨)l3.5 公制吨(14.9 美制吨)l4.0 公制吨(15.4 美制吨)22.0 公制吨(24.2 美制吨)18.0 公制吨(19.8 美制吨)20.0 公制吨(22.0 美制吨)20Amada 公司 FBD系列和 FBD 数控折弯机参数分别如表 25 和表 26所示。LVD 公司生产的 PPBL 和 PPCB 系列折弯机相关技术规格分别如表27 和表 28 所示。表 25 Amada 公司 FBD系列数控折弯机参数表 26 Amada 公司 FBD 系列数控折弯机型号FBD-3512FBD-5012FBD-5020FBD-8020FBD-8025FBD

51、-1025FBD-1030FBD-1253吨位 /kN35050080010001250弯曲长度 /mm1250208525053100行程长度 /mm100缸数量 /个123进程 50（60） Hz72（87）74（89）77（92）弯曲 50（60） Hz7.6（9.1）7.5(8.9)7.8(9.3)横梁运动速度 /mm/s回程 50（60） Hz57(69)76(91)74(89)电机功率 /kW2.23.75.57.511油箱容积 /3035505565100机器重量 / kg17002000360047005400620069008000型号FBD-1503FBD-1504FBD-

52、2003FBD-2004FBD-2504FBD-3004FBD-3006FBD-4004FBD-4006吨位 /kN150200250300400弯曲长度 /mm3100410031004100610041006100行程长度 /mm150250缸数量 /个234进程 50（60） Hz78（94）66（79）62（74）63（75）弯曲 50（60） Hz8（9）7（8）6（7）横梁运动速度mm/s回程 50（60） Hz74（89）66(79)60(72)64(77)电机功率 /kW111518.52230油箱容积 /120200机器重量 /Kg9500120001500019700235

53、0036900274004260021表 27 LVD 公司的 PPBL 折弯机技术规格40/1240/2070/2570/30100/30100/40135/30135/40165/30165/40200/30200/40300/30300/40最大弯曲力 /KN4004007007001000100013501350165016502000200030003000工作长度 A / mm12502000250030503050400030504000305040003050400030504000机架间距 B /mm10501640205025502550315025503150255031

54、502550315025503150滑块最大行程 C /mm100100100100130130130130150150150150250250最大封闭高度 E /mm300300300300310310310310350350400400500500喉深 F /mm200200200200200200200200250250250250300300工作台宽度 G / mm140140140140180180180180180180180180250250工作台高度 h /mm915755755755910910910910930930930930970970进程速度 /mm/s8080808

55、080808080808080808080弯曲速度 /mm/s10107788887.57.56.76.76.56.5回程速度 /mm/s9090888860606868707067675555电机功率 /kW33445.55.57.57.5111111112222油箱容积 /l70707070120120120120150150200200250250机器重量 /kg2000330044004700600082006500870085001050011000135001500019000表 28 LVD 公司的 PPCB 折弯机技术规格100/30100/40150/30150/40200/

56、30200/40200/61300/30300/40300/61400/40400/61最大弯曲力 /KN100010001500150020002000200030003000300040004000工作长度 A /mm305040003050400030504000610030504000610040006100机架间距 B /mm255031502550315025503150505025503150505031505050滑块最大行程 C /mm120120150150175175175250250250300300最大封闭高度 E /mm32032035035042542542551

57、0510510550570喉深 F /mm200200250250250250250300300300300300工作台宽度 G / mm180180180180180180180250250250250250工作台高度 h /mm940940940940945945795970970855750750进程速度 /mm/s909090908080808080808080弯曲速度 /mm/s12.312.311117.87.87.88.88.88.87.67.6回程速度 /mm/s767684847272729696966666电机功率 /kW111114.714.714.714.714.722

58、22223030油箱容积 /l125125150150250250250250250250300300机器重量 /kg730095001180013000147001550022000160001900027000260003700022（3）数控折弯机的发展趋势 折弯机的数控系统在不断发展。数控系统专用化，功能不断增加，人工智能化水平提高，控制轴数增多。LVD 公司在折弯机上已采用 MNC92000 型 32位仿真数控系统，可扩展到 22 个控制轴。该系统可显示工件的三维图形及用模具进行折弯的程序。其 CAE 模块处理工件的几何信息可以给出优化的折弯工序。瑞士海默勒公司也开发出模块式数控系统

59、，可任意扩展；有 32 位的中央处理器，最多可控制 50 个轴，而且在此范围内任意数量的轴都可联动；可存储 50000 个折弯程序；可提供完善的软件包。美国辛辛那提(Cincinnati)公司的 Autoform 型CNC 折弯机也采用自适应系统，自动补偿板厚和强度的变化，自动计算出下死点位置，并对回弹进行补偿。 近年来国外折弯机除提高 CNC 系统的功能外，还沿着以下几个方面发展。1）提高折弯精度以适应工件日益精密化要求 板料折弯方法主要有自由折弯、校正折弯和三点折弯三种。尽管瑞士海默勒(Hammerle)公司所首创的三点折弯工艺和三点折弯机已能获得高达10的精度，但是其凸模液压垫和凹模深度

60、调节机构相当复杂。而自由折弯则能以一副简单模具将工件折弯成不同角度，通用性大，所需折弯力也较小，故其他各制造厂商通过提高滑块定位精度来提高自由折弯的精度。日本东洋工机公司的 CNCAC 伺服折弯机采用伺服电机和大直径的滚珠丝杠传动代替液压传动，可使滑块在下死点的定位精度达到 l。美国的 MC Machinery Systems 公司也采用交流伺服电机代替液压系统m进行驱动，使滑块行程的下死点精度达到1。但这些都是用于小型薄板折m弯机的。比利时的 LVD 公司采用 CNC 伺服系统控制双缸同步和滑块下死点定位精度，定位精度为001mm。天田集团 AmadaPromecam 公司的折弯机，滑块和后