数控转塔冲床结构设计

1、数控转塔冲床结构设计毕业论文（2008届）（数控转塔冲床结构设计）学生姓名周恒丰学号080206149院系数字操纵工程分院专业数捽设备应用与爰护指导教师干媛媛完成日期数控转塔冲床结构设计摘要数控转塔冲床（冲模回转头压力机）是压力加工设备中最具生命力的集机、电、液一体化的前沿产品，是广泛用于各类金属薄板零件加工、一次性自动完成多种复杂孔型和浅拉深成型的板材加工关键设备。转塔型数控冲床是用来对板材进行冲孔和步冲的压力机，在其上滑块与工作台之间，有一对能够存放若干套模具的回转头（即转盘）。把待加工的板材夹持在夹钳上，使板材在上、下转盘之间相关于滑块中心沿x,y轴方向移动定位，按规定的程序选择所需要的

2、模具，并由滑块冲击模具，从而冲出所需尺寸和形状的孔来。这是一种通用、高效、周密的冲压机械，也是板材加工中的要紧设备。关键词数控冲压机械冲床DesignofCNCturretpunchpressAbstractCNCturretpunchpress(turretpunchpresses)isthepressureprocessingequipmentinthemostvigoroussetofmechanical,electrical,fluidintegrationofcutting-edgeproducts,Iswidelyusedinvarioustypesofsheetmetalpart

3、sprocessing,auto-completeavarietyofcomplextimeholeandlightsheetmetalformingprocessdrawingcriticalequipment.Turrettype.CNCpunchpressisusedtoplateforpunchingandnibblingthepress,initsslideandthetablebetweenapairofsetsofmoldscanbestoredback.Turnedaround(ieturntable).Grippingthesheettobeprocessedinthecla

4、mp,sothatplateintheupperandlowerrelativetothesliderbetweenthecenterwheelalongthex,y-axisdirection.Position,accordingtotheproceduretoselectthedesiredmold,diebytheimpactoftheslider,sooutoftherequiredsizeandshapeoftheholes.ThisisapassUse,efficient,precisionstampingmachinery,sheetmetalprocessingisthemai

5、nequipment.KeywordsCNCpunchpressmachinery第一章数控转塔冲床概述31.1 数控转塔冲床的分类3.1.2 数控转塔冲床的优点3.1.3 国内外数控转塔冲床现状.4.1.4 数控转塔冲床应用以及意义5第二章数控转塔冲床的方案分析和设计62.1 方案一的分析6.2.2 方案二的分析8.2.3 方案三的分析9.第三章数控转塔冲床的各个详细部分.113.1 主传动部分1.13.2 转塔电机及减速器153.3 床身部分16结论1.7致谢1.8参考文献1.9数控转塔冲床是压力加工设备中最具生命力的集机、电、液一体化的前沿产品，是广泛用于各类金属薄板零件加工、一次性自动

6、完成多种复杂孔型和浅拉深成型的板材加工关键设备。通过自动编程，可对板材进行X、Y方向和精确定位，自动选择转盘模具库中的模具，按要求加工板材，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，也可进行专门工艺加工，如百叶窗、浅拉伸、压窝、翻边孔、加强筋、步冲成形、步冲弯边、压印及标志孔等。第一章数控转塔冲床概述1.1数控转塔冲床的分类数控转塔冲床按主轴驱动工作原理来分，要紧能够分为以下三大类：1）机械驱动数控转塔冲床：这类数控转塔冲床是通过一个主电机带动飞轮旋转，由离合器进行冲压操纵。它的优点是结构简单，产品价格低。但同时，这类机床也存在

7、效率较低、不适宜成型冲压、耗电量较大、冲压噪音大等缺点。2）液压驱动数控转塔冲床：这类机床通过液压缸驱动击打头，由电液伺服阀进行冲压操纵。要紧优点表现在加工效率高、冲压噪音小等优点：但同时也存在多种不足，如对环境要求较高、耗电量大、爱护困难、占地面积大等缺点。3）伺服电机驱动数控转塔冲床：随着大功率交流伺服电机技术的进步，伺服电机已能够完全满足打击头和其运动机构对打击力，转矩和功率等参数的要求。这类机床通过伺服电机带动打击头进行冲压操纵。相对液压式机床而言，其要紧优点表现在机床结构紧凑、耗电量少、没有更换液压用油的苦恼，而且专门环保、噪音小、对环境要求低等。1.2 数控转塔冲床的优点l）对加工

8、对象改型适应能力强，可适应多品种、小批量生产的需要2）可提高生产率，在加工过程中可缩短加工时刻和辅助时刻；3）可提高同批工件的重复性精度，可幸免由于手工操纵所产生的误差；4）扩大机器使用范畴，可加工一些手工操纵无法或难于加工的复杂零件；5）减少了在制品，加速了流淌资金的周转，提高了经济效益；6）可存贮加工用的优化程序，并可随时调用以实现最佳加工过程；7）数控化后有可能组成板材加工柔性制造单元（FMC）,并能够进一步组成板材加工柔性制造系统（FMS）,实现生产治理现代化。1.3 国内外数控转塔冲床现状国外于1932年就生产出了常规电控的简易型冲模回转头压力机，直到1955年才开发出来第一台NC数

9、控转塔冲床，1970年又开发出来第一台CNC数控转塔冲床。之后随着数控技术的不断进展，数控转塔冲床也有了专门大进展，性能不断提高，功能逐步增强。目前，德国、日本和美国等发达国家数控转塔冲床的使用已专门普遍。随着当今制造业灵活快速制造的进展，数控转塔冲床也向着具有多种复合功能，更加稳固可靠，具有更大柔性，适应多品种小批量的方向进展。目前，世界上生产数控转塔冲床的要紧厂商大约有十余家，例如：美国的STRIPPIT公司，日本的AMADA,德国的TRUMPF,瑞士的RASKIN,瑞典的PULLMAX,芬兰的FINN-POWER公司等。数控转塔冲床在我国的研究起步比较晚，随着中国钺金业的蓬勃进展和国外高

10、端技术的引进，越来越多的生产厂家把握了数控冲床设计、制造技术，并转换为产品进入市场。目前，国内有能力提供4轴及以上数控冲床的企业要紧包括济南捷迈、江都亚威、扬州的杨力和金方圆等。尽管国内的转塔冲床得到了专门大的进展，然而和发达国家相比还比较落后，专门多关键技术如数控系统、大功率伺服电机等还依靠于进口。1.4 数控转塔冲床应用以及意义数控转塔冲床的应用范畴相当广泛，几乎涉及到当今制造业的方方面面。从传统的电气开关柜、纺织机械、机床、电梯、空调、制冷设备、军事装备，到通讯柜、运算机、办公设备、家具、灯具、汽车、拖拉机、收割机械、航空航天、太阳能设备、环保设备、装修装饰等等。据统计，2004年国内新

11、增数控转塔冲床约800台，2005年新增数控转塔冲床约950台，2006年新增数控转塔冲床约1100台，2007年新增数控转塔冲床约1250台，2008年新增数控转塔冲床约1400台，可见企业对数控转塔冲床的需求量不断增大。随着我国汽车工业的如日中天，加上新兴的电子工业的强劲进展，为数控转塔冲床的进展，提供了宽敞的战场。尽管目前国内己有专门多公司生产的数控转塔冲床，然而其价格都比较昂贵，且其数控系统差不多上依靠于进口。同时，国内外成熟的基于PC的数控冲床系统并不多见，且多数系统没有CAM功能，人机界面功能较差。随着运算机技术的进展，PC机的软件、硬件条件都有了专门大的提高，基于DOS的数控系统

12、明显不能充分的利用现有的运算机资源。近来人们又对数控冲床系统提出了一些新的要求：人性化的界面设计，多任务并行操纵能力；完善的图形接口功能及通用性;加工仿真功能，在加工之前预览加工过程和结果，幸免试加工，降低生产成本;实时的加工过程显示，使操作人员随时把握加工进度。因此，开发符合上述需求的冲床数控系统具有重要的现实意义和宽敞的应用前景。也因此，数控转塔冲床的结构设计也显得专门重要。第二章数控转塔冲床的方案分析和设计早期的数控转塔冲床工作原理常见有两种形式：一种是利用飞轮，电动机驱动曲柄连杆滑块机构，使滑块上下往复运动，而转塔是由链传动驱动；第二种是电机通过蜗轮蜗杆驱动连杆肘杆机构，使滑块上、下往

13、复运动，转塔是由齿轮传动驱动。2.1 方案一的分析1广电5机2我转3年论$一卜科器5一腐心轮t一常典111,1.屏卜BJ脩劭尸转塔总理中10杆审倒前旭矶n总塔府办苕12KifirltiB-F科塔M-上粘KIL瞿功一柞台217-F/所雎电也叫一支帝1，一关带20去铜汽5211轴何眼电机虻一打卡法料占I图2.1JK9240数控冲床的传动原理图第一种是电动机驱动曲柄连杆滑块机构，使滑块上下往复运动，如图2.1所示：JK9240数控冲床的传动原理图。它采纳开式机身，工作台外置。主电动机1通过皮带2带动飞轮3转动，再通过主离合器4、偏心轮5和滑块6带动打击器7以最高270次/分的行程次数冲孔。上、下转塔

14、14、13装有32套模具，分内、中、外三圈布置。为此装有一个三位置的打击器气缸22,推动打击器，选择内中外位置。上下转塔14、13由转塔伺服电机10驱动，它通过转塔减速箱9,转塔离合器11和链传动8带动上下转塔同时转动，选择模具冲孔。为使上下转塔定位准确，保证凸模与凹模在同一轴线上，在转塔圆柱面上设有20对锥形定位套，由转塔气缸12推动锥销定位。板料的进给机构由x、y轴和夹钳三部分组成。Y轴伺服电机17通过皮带18、滚珠丝杆16带动移动工作台15做Y向运动。移动工作台装有X向移动机构、由X轴伺服电机21驱动，通过相应的滚珠丝杆（图中未画出）使其上的溜板（图中未画出）做X向运动，溜板上装有两副夹

15、钳19,由夹钳气缸20推动夹紧，弹簧复位，以夹紧和松开工件。优点：利用飞轮，能够用比较小的电机功率达到所要求的冲压力；在转塔中，不仅只有一圈的模具，配合打击器气缸，通过杆驱动打击器，来选择内、中、外三圈的模具。如此能够在保证多模具的前提下，减少转塔的直径，减小转塔在机床中所占的体积。转塔定位气缸的使用，能够在专门大程度上保证转塔的精度。缺点：由于使用飞轮，就不得不使用离合器和制动器。离合器和制动器会消耗比较大的功率，不利于提高效率，同时它们又是噪声的要紧来源之一，它们的使用对降低噪声不利。为了保证打击器能在一定范畴内移动，那么冲头的直径就必须比较大，如此增大了冲头的质量，不利简化机床。2.2

16、方案二的分析此方案是电机通过蜗轮蜗杆驱动连杆肘杆机构，使滑块上、下往复运动，JK92-30型数控冲床确实是这种结构。具运动简图如图2.2所示。主电机通过皮带传动机构、蜗轮蜗杆机构和曲柄肘杆机构，驱动滑块上下运动，进行冲裁。转塔12支承和悬挂在机身的下部和上部，电液脉冲马达11通过两级锥齿轮和一级正齿轮的传动，使上、下转塔同步回转，以选择模具，并用液动定位销6使转塔最终定位，保持上、下模同心。被加工的板料用夹钳13夹紧，放置在移动工作台2上。电液脉冲马达14和另一电液脉冲马达通过滚珠丝杆传动，使移动工作台及夹钳做X、y向送进，以选择冲孔的坐标I一费侏鲤杆3尊茹丁作含A揩然4一肘升5一建仟6藏朗塞

17、优眦7螭轮IK帕节电罐窗台器W主审魂机”,14一电薪标下912看塔门一事汨图2.2JK9230型数控冲床的传动原理图优点：取消了飞轮的使用，在一定程度上简化了机床，取而代之的是使用了一个曲柄肘杆增力机构，使一个比较小的力，反应到冲头上是较大的力，但反过来，冲头的反冲力，通过；同时通过蜗轮副的使用，对主电机的要求较低。缺点：转塔的转动是靠齿轮副驱动，与上一种方案相比，其局限性比较大，在制造工艺上，对转塔的要求相对较高，因为要保证转塔上轮齿的精度；又由于转塔经常受到冲击力，其变形的可能性比较大，如此也会阻碍到轮齿。蜗轮副的使用，会使传动效率降低。2.3 方案三的分析依照以上两种方案，以及当今伺服系

18、统的不断完善，借鉴于日本村田(MURATEC)的动力机构，如图2.3所示：图2.3日本村田（MURATEC）数控转塔冲床的动力机构图设计了如图2.4所示的主传动图1-愉心套片与何需电机连接的偏心轮于港快A?劫3R百&上转程7-模具下转者卜旗轮然蛤口尸模耿塔动力何用电机1L7成恚器£活动植13-律杆1十对杆圻时忏图2.4数控转塔冲床结构方案设计由伺服电机传递动力到偏心轮3,偏心轮上装有偏心套1,偏心套随着偏心轮的转动而将力传递到活动板12,活动板安装在导轨上的滑块上，因此活动板只能做直线运动。连杆13几乎水平地带动肘杆14和15运动。连杆13、肘杆14和15构成了曲柄肘杆机构，

19、此机构具有增力特性。伺服电机驱动式主传动，不仅保留了机械式主传动结构成熟可靠的优点，而且具备了液压主传动的诸多特性，其特点要紧有:1、节约能源。传统的机械式主传动由电机带动飞轮旋转并积聚一定的能量,工作过程中，飞轮能量冲压时消耗，并在返回上死点时重新积存。而关于伺服电机驱动式主传动，能量无需储备，伺服电机也不需要一直旋转，仅在冲压时启动并提供所需能量，因此电能消耗大大降低，节能专门显著。2、大大精简了结构。由于此结构取消了飞轮及离合器与制动器，使结构简化。3、降低噪音。滑块冲压模具穿透板料时，会受冲压反力作用产生振动和冲击，由此带来的噪音也会随滑块速度和冲压力的增加而增大。机械式主传动冲床通常

20、通过加强床身和提高吨位来减少噪音。而伺服电机驱动式主传动冲床却能够在行程的每时每刻对滑块的速度进行操纵和调剂，因此能够在冲压中段操纵冲头使其停顿，并降低其进入板料时的速度，从而达到减少噪音的目的。另外，通过这种方式，在减少噪音的同时，还能减轻冲头进入板料时的冲击，进而延长模具的使用寿命。4、滑块行程次数显著提高。曲柄旋转一周，滑块上下运动两次，如此能够达到更高的冲压频率。第三章数控转塔冲床的各个详细部分3.1 主传动部分1-伺服电机2-减速器3-固定板4-活动板5-偏心装置6-滑块7-导轨8-曲轴9-主传动曲臂10-冲头11-冲头支撑座图3.1主传动系统图11主传动系统中，伺服电机1通过减速器

21、2,输出一较大的转矩到正弦机构。此正弦机构由一偏心机构和连接在滑块6上并在导轨7上滑动的活动板4组成。减速器输入到偏心装置的圆周运动转变成直线运动，转矩也转变成沿着导轨方向的力，作用在活动板上。活动板经一连杆，几乎水平地将力作用在曲轴上。偏心装置反复进行圆周运动，曲轴也随之在一定角度内摆动。曲轴的摆动带动主传动曲臂9,主传动曲臂9将力传递到冲头10,由于冲头受到冲头支撑座的限制，只作上下直线运动，因此，最后冲头将力作用在模具上。在此传动系统中，关键是如何将电机的圆周运动，转变成稳固的沿一定方向的直线运动。此正弦机构，能够在往返的转折点有良好的导向性，因为依照正弦函数的性质可知，它处处可导，在转

22、折点上也就具有良好的缓冲力的性质，因此偏心装置对活动板可不能造成太大的刚性冲击，不但降低噪音，在平稳的过程中,对整个机床精度的提高也十分有益。活动板运动的距雪图3.2活动板移动距离图如图3.3所示，减速器/&出轴通过键12带动齿轮连接套3转动，齿轮连接套与偏心轮13通过螺钉连接在一起，偏心轮销10就嵌入它们之间。偏心套8套在偏心轮销上，由于偏心轮中心与电机轴在同一轴线上，它们同时绕着此轴转动，因此偏心轮销也绕此轴做圆周运动，但由于偏心轮销与此轴有一偏心距e,因此偏心轮销就带动了活动板，活动板与滑块连接，滑块只能沿着导轨做直线运动，活动板就随着滑块做直线运动图3.4主传动曲臂为了能专门好

23、地将水平力传递到曲轴，将主传动曲臂与主传动曲臂盖设计成1-伺服电机2-减速器3-齿轮连接套4-连接套支撑座5-固定板6-滑块7-活动板8-偏心套图3.3正弦机构图府都i9-轴承外挡圈10-偏心轮销11-圆锥滚子轴承12-键13-偏心轮斜方向（如图3.4所示），同时也能保证装卸的简易性。图3.5冲头和冲头支撑座从机床的精简考虑，只要冲头的强度和刚能满足要求，则尽量使用最小的直径。而起导向作用的冲头支撑座也能随着冲头直径的减小而精减。3.2 转塔电机及减速器图3.2转塔电机及减速器为了保证上下转塔同时转动，那么就将电机的功率输入到一减速器中，而减速器的输出轴是能够同步转动的两根轴，通过链轮与链条来驱动转塔。3.3 床身部分图4.14床身床身的设计要紧是依照一般冲床作为差不多构架，为主传动系统和转塔提供支撑，配合数控转塔冲床的实际需要，对床身部分进行改进，为使床身更人性化,仍需在实践中提出改进方案。本文通过对数控转塔冲床结构的设计和分析，得出以下结论:数控转塔冲床的设计，只是在机械部分总体进行了设计，伺服电机、正弦机构和曲柄肘杆机构的采纳，发挥了一般冲床上离合器和制动器的功能，使此设计的的结构大大的精简，稳固性能大为提高，噪音大幅降低，在实际的应用过程中，能耗显著下降。本论文是在我