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畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目：數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的改進
姓 名：
摘要
隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，我國的制造業(yè)也發(fā)生著日新月異的變化，其中數(shù)控沖床在我國的發(fā)展經(jīng)歷了緩慢起步、趨于成熟、快速發(fā)展三個階段。由于國內(nèi)技術(shù)擴散和國外技術(shù)引進，越來越多的生產(chǎn)廠家掌握了數(shù)控沖床設(shè)計、制造技術(shù)，并轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品進人市場。國產(chǎn)數(shù)控沖床銷售雖現(xiàn)出欣欣向榮的繁華景象。但背后也存在深層次的問題。本課題針對SKC-30數(shù)控沖床轉(zhuǎn)塔工作臺上所存在的效率不高、精度較低、出現(xiàn)故障率較高等缺點進行修正。從轉(zhuǎn)塔沖床的幾個重要部件入手，對轉(zhuǎn)塔沖床工作臺臺板進行剛性分析、同時對轉(zhuǎn)塔沖床橫梁、轉(zhuǎn)塔工作臺墊板、模具及其它輔助機構(gòu)進行了設(shè)計。從而實現(xiàn)數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在工作中降低噪音提高安全性并且保證較高的加工精度。
關(guān)鍵詞：數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床，工作原理，技術(shù)現(xiàn)存問題，改進方案
ABSTRACT
As the development of economics, manufacturing industry changes a lot in our country. The history of development of CNC punch press goes through three stages---starting slowly, being more mature and rapid development. Because of communications and introductions of foreign advanced technology, more and more manufacturers manipulate how to design and make the CNC lathes. After introduced into the market, the CNC lathes made in China win the dominant market share. However, there are hidden problems behind the optimistic appearance. This paper mainly focus on how to change the present conditions of SKC-30(CNC turret table), which is criticized for its low efficiency, low precision and high-frequency breakdown. This paper starts with performance of components of Turret Punch, and then deals with improvements of punchtable, beam turret punch, turret plate table, molds and its auxiliary parts. As a result, CNC turret punch press works with lower noise, higher security and higher precision.
Keywords :CNC turret punch press，working principal， technology existing problem，improvement
目 錄
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 緒論 1
1.1本課題的研究背景及意義 1
1.2國內(nèi)外數(shù)控沖床的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 2
1.2.1數(shù)控沖床的研究現(xiàn)狀 2
1.2.2數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床發(fā)展趨勢 4
1.3本課題研究的主要內(nèi)容 5
第二章 沖床的工作原理與主要組成部件 7
2.1數(shù)控沖床的工作原理 7
2.2轉(zhuǎn)塔沖床主要組成部件 7
2.2.1轉(zhuǎn)塔沖床工作臺 7
2.2.2轉(zhuǎn)塔沖床橫梁 7
2.2.3轉(zhuǎn)塔工作墊板 8
本章小結(jié) 8
第三章 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床主要部件技術(shù)改進 9
3.1數(shù)控轉(zhuǎn)塔工作臺的改進 9
3.1.1數(shù)控轉(zhuǎn)塔工作臺的改進內(nèi)容 9
3.1.2工作臺板的剛性計算與分析 11
3.2轉(zhuǎn)塔定位裝置的改進 14
3.3數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁的改進 15
3.4數(shù)控轉(zhuǎn)塔工作墊板的改進 16
本章小結(jié) 17
第四章 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床其他輔助機構(gòu)的改進 18
4.1夾具移位機構(gòu)的改進 18
4.1.1夾鉗的改進 18
4.1.2夾鉗改進的具體實施方法 19
4.2夾具松動檢測裝置的改進 19
4.2.1夾鉗松動檢測裝置的改進 20
4.2.2夾鉗松動檢測裝置改進的具體實施方法 21
4.3模具改進 21
4.3.1轉(zhuǎn)塔工作臺上下模具的改進 21
4.3.2模具的技術(shù)參數(shù) 23
4.3.3模具主要零件設(shè)計 25
本章小結(jié) 27
結(jié) 論 28
致 謝 29
參考文獻 30
譯文及原文 32
38
第一章 緒論
1.1本課題的研究背景及意義
數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床(NCT)集機、電、液、氣于一體化，是在板材上進行沖孔加工、淺拉深成型的壓力加工設(shè)備。由電腦控制系統(tǒng)、機械或液壓動力系統(tǒng)、伺服送料機構(gòu)、模具庫、模具選擇系統(tǒng)、外圍編程系統(tǒng)等組成。通過編程軟件（或手工）編制的加工程序，由伺服送料機構(gòu)將板料送至需加工的位置，同時由模具選擇系統(tǒng)選擇模具庫中相應(yīng)的模具，液壓動力系統(tǒng)按程序進行沖壓，自動完成工件的加工[1]。
最近，在世界范圍內(nèi)中國制造遇到了麻煩。從食品、藥品、紡織品到玩具、家具等等。根源在于中國企業(yè)一直雌廉價產(chǎn)品占領(lǐng)市場．最終難免造成質(zhì)量上的損失。低價策略導(dǎo)致的貿(mào)易糾紛越來越多，這絕不是一條可持續(xù)發(fā)展的路。有識之士認為“中國商品提升質(zhì)量、走品牌發(fā)展之路，是未來的必然之舉”。這同樣適用于鈑金設(shè)備和模具制造行業(yè)。
盡管各類客戶選擇設(shè)備的傾向性有差異，但也存在相同的要求。①精度：要保證加工零件的精度要求。②低故障率：客戶買機器是為了工作，不是擺設(shè)，整天出問題的設(shè)備沒有市場。③完善的服務(wù)：數(shù)控沖床是一個復(fù)雜的系繞，集機、電、液、數(shù)控裝置、模具于一身，高效率地工作．對使用環(huán)境、操作人員都有較高要求，即使是全世界最好的設(shè)備也不能保證不出問題，所以完善的服務(wù)非常重要[2]。
本課題擬對目前市場上的國內(nèi)數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床及模具的優(yōu)勢及缺點展開研究，從規(guī)模、市場占有率(全球)、產(chǎn)品技術(shù)含量、品牌價值等各個方面出發(fā)，探尋與國際著名品牌如AMADA、FINN-POWER、MATE的整體系統(tǒng)的差距。主要包括：決策系統(tǒng)、生產(chǎn)系統(tǒng)、銷售和服務(wù)系統(tǒng)、人員索質(zhì)、企業(yè)文化等[3]。這對我國今后在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的設(shè)計與制造方面，更有利于構(gòu)建出高效率的完整體系，從而使我們有可能在若干年后成為國際知名品牌，在國際市場占有一席之地具有重要意義。
1.2國內(nèi)外數(shù)控沖床的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
1.2.1數(shù)控沖床的研究現(xiàn)狀
數(shù)控沖床模具是專用于此類沒備的標準化系列模具。分為五個大類，即厚轉(zhuǎn)塔模具、薄轉(zhuǎn)塔模具、通快模具、村田模具、薩瓦尼尼模具。數(shù)控沖床模具的發(fā)展也經(jīng)歷了緩慢起步、趨于成熟、快速發(fā)展三個階段[4]。最早研發(fā)此類模具的目的就是配合數(shù)控沖床國產(chǎn)化，起步于上世紀80年代后期。此后隨著數(shù)控沖床擁有量和銷售量增大，模具需求增加，進口模具價格又居高不下，許多國內(nèi)用戶尋求替代品?？梢哉f是國內(nèi)市場需求推動著數(shù)控沖床模具的發(fā)展。目前，國內(nèi)數(shù)控沖床模具生產(chǎn)企業(yè)約20家，多數(shù)為小作坊生產(chǎn)模式。機械加工和熱處理外發(fā)，只能生產(chǎn)五大類中小部分產(chǎn)品。有2～3家產(chǎn)值1000萬元以上，其中廣州啟泰模具公司2006年銷售收入6000萬元，產(chǎn)品類別齊全，幾乎疆蓋所有世界主流廠家的主導(dǎo)產(chǎn)品[5]。從市場占有率看．2006年圍內(nèi)數(shù)控沖床模具市場需求約1．6億元，其中國際品牌(古國內(nèi)生產(chǎn)部分)7000萬元，啟泰6000萬元，國產(chǎn)其他合計3000萬元，國產(chǎn)模具占56%[6]。
數(shù)控沖床模具屬于標準化、系列化、大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，技術(shù)含量并不算高。這類產(chǎn)品在中國生產(chǎn)具有比較優(yōu)勢。目前，國際市場年模具需求量遠遠大于國內(nèi)市場，盡管國產(chǎn)模具價格便宜，但受到產(chǎn)品質(zhì)量、交貨期、運輸成本、售后服務(wù)等榮件的制約，至今尚未形成大批量出口。雖然啟泰模具公司在國內(nèi)市場擠占了進口模具的份額，但出口模具所占比例并不高。
以上事實說明，雖然表面上國產(chǎn)數(shù)控沖床及模具其銷售雖現(xiàn)出欣欣向榮的繁華景象。但背后也存在深層次的問題。這些問題解決得好，整個行業(yè)和企業(yè)會健康地可持續(xù)地發(fā)展，反之企業(yè)之舟將航行在波濤洶涌的浪潮中，也許會在黎明的曙光照耀下觸礁沉沒。
生產(chǎn)廠家對數(shù)控沖床高速、高效、高精度的追求，確實使其技術(shù)性能得到了不斷提高，但這卻使操作人員成為機床效能發(fā)揮的障礙。這是因為由人工完成的上下料和更換模具操作占去了太多的輔助時間，操作者成了機床的奴隸，越來越不適應(yīng)機床的高生產(chǎn)率要求。因此，沖床自動上下料裝置、外置模具庫自動換模裝置成為高效數(shù)控沖床的一部分就被提上改進日程。絕大部分廠家都有不同檔次的上下料裝置，有的甚至是多軸數(shù)控裝置。由此可見，數(shù)控沖床技術(shù)性能功能的持續(xù)提高應(yīng)以相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為前提，最終以機器的擴張（增加輔機）為結(jié)果[7]。
目前市場上的沖床有多種分類。
依滑塊運動方式分類：有單動、復(fù)動、三動等沖床,唯目前使用最多者為一個滑塊之單動沖床，復(fù)動及三動沖床主要使用在汽車車體及大型加工件的引伸加工，其數(shù)量非常少。
依滑塊驅(qū)動機構(gòu)分類：
(1) 曲軸式?jīng)_床
使用曲軸機構(gòu)的沖床稱為曲軸沖床，大部份的機械沖床使用本機構(gòu)。使用曲軸機構(gòu)最多的理由是容易制作、可正確決定行程之下端位置、及滑塊運動曲線大體上適用于各種加工。因此，這種型式的沖壓適用于沖切、彎曲、拉伸、熱間鍛造、溫間鍛造、冷間鍛造及其它幾乎所有的沖床加工。
(2) 無曲軸式?jīng)_床
無曲軸式?jīng)_床又稱偏心齒輪式?jīng)_床，曲軸式?jīng)_床與偏心齒輪式?jīng)_床兩構(gòu)造之功能的比較，偏心齒輪式?jīng)_床構(gòu)造的軸剛性、潤滑、外觀、保養(yǎng)等方面優(yōu)于曲軸構(gòu)造[8]，缺點則是價格較高。行程較長時，偏心齒輪式?jīng)_床較為有利，而如沖切專用機之行程較短的情形時，是曲軸沖床較佳,因此小型機及高速之沖切用沖床等也是曲軸沖床之領(lǐng)域。
(3)肘節(jié)式?jīng)_床
在滑塊驅(qū)動上使用肘節(jié)機構(gòu)者稱為肘節(jié)式?jīng)_床。這種沖床具有在下死點附近的滑塊速度會變得非常緩慢(和曲軸沖床比較)的滑塊運動曲線。而且也正確地決定行程之下死點位置,因此，這種沖床適合于壓印加工及精整等之壓縮加工，現(xiàn)在冷間鍛造使用的最多。
(4)摩擦式?jīng)_床
在軌道驅(qū)動上使用摩擦傳動與螺旋機構(gòu)的沖床稱為摩擦式?jīng)_床。這種沖床最適宜鍛造、壓潰作業(yè)，也可使用于彎曲、成形、拉伸等之加工,具有多用性之功能，因為價格低廉,戰(zhàn)前曾被廣泛使用。因無法決定行程之下端位置、加工精度不佳、生產(chǎn)速度慢、控制操作錯誤時會產(chǎn)生過負荷、使用上需要熟練的技術(shù)等缺點,現(xiàn)在正逐漸的被淘汰。
(5)螺旋式?jīng)_床
在滑塊驅(qū)動機構(gòu)上使用螺旋機構(gòu)者稱為螺旋式?jīng)_床(或螺絲沖床)。
(6)齒條式?jīng)_床
在滑塊驅(qū)動機構(gòu)上使用齒條與小齒輪機構(gòu)者稱為齒條式?jīng)_床。螺旋式?jīng)_床與齒條式?jīng)_床有幾乎相同的特性，其特性與液壓沖床之特性大致相同。以前是用于壓入襯套、碎屑及其它物品的擠壓、榨油、捆包、及彈殼之壓出(熱間之?dāng)D薄加工)等，但現(xiàn)在已被液壓沖床取代,除非極為特殊的情況之外不再使用。
(7)連桿式?jīng)_床
在滑塊驅(qū)動機構(gòu)上使用各種連桿機構(gòu)的沖床稱為連桿式?jīng)_床。使用連桿機構(gòu)之目的，在引伸加工時一邊將拉伸速度保持于限制之內(nèi)，一邊縮短加工之周期，利用減少引伸加工之速度變化，加快從上死點至加工開始點之接近行程與從下死點至上死點之復(fù)歸行程的速度，使其比曲軸沖床具有更短之周期，以提高生產(chǎn)性[9]。這種沖床自古以來就被用于圓筒狀容器之深引伸，床臺面較窄，而最近則被用于汽車主體面板之加工、床臺面較寬。
(8)凸輪式?jīng)_床
在滑塊驅(qū)動機構(gòu)上使用凸輪機構(gòu)之沖床稱為凸輪沖床。這種沖床的特征是以制作適當(dāng)?shù)耐馆喰螤?以便容易地得到所要的滑塊運動曲線。但因凸輪機構(gòu)之性質(zhì)很難傳達較大的力量,所以這種沖床能力很小[10]。
縱觀數(shù)控沖床的現(xiàn)狀，可以認為：
(1)機械主傳動被液壓主傳動淘汰已成定局。
(2)加工過程無人干預(yù)的沖壓（或復(fù)合）中心是數(shù)控沖床的發(fā)展方向。
(3)速度不斷提高、開放、可靠的工控機更多地被采用。
(4)隨著數(shù)控技術(shù)、伺服技術(shù)、運動元件的發(fā)展，特別是直線伺服電機的成熟和成本的降低，數(shù)控沖床的結(jié)構(gòu)還會有新的突破。例如，夾鉗可直接和直線電機的運動部分相連，而不需直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠，從而使結(jié)構(gòu)簡化，運動慣量減小，進一步提高送進速度；模具的刃磨可不裝拆模具即可在機床上完成；直線伺服電機可以取代現(xiàn)有的液壓主傳動裝置。
(5)開發(fā)遠程診斷技術(shù)的應(yīng)用和普及。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展將使制造家對其遍布世界各地的機床進行遠程診斷和維修成為現(xiàn)實。
1.2.2數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床發(fā)展趨勢
最近幾年，國內(nèi)鈑金加工設(shè)備需求出現(xiàn)新變化，數(shù)控鈑金加工設(shè)備呈迅速普及的態(tài)勢。數(shù)控沖床、數(shù)控折彎機、數(shù)控剪板機、數(shù)控激光切割機成為鍍金加工的新寵，而傳統(tǒng)的鈑金加工設(shè)備和工藝已很難滿足部分客戶對加工精度、成本、效率、交貨期等方面的需求。在這一輪設(shè)備更新過程中，數(shù)控沖床無疑是領(lǐng)銜主演者。數(shù)控沖床在我國的發(fā)展經(jīng)歷了緩慢起步、趨于成熟、快速發(fā)展三個階段[11]。第一臺國產(chǎn)數(shù)控沖床問世已是20多年前的事了。此后，隨著國內(nèi)技術(shù)擴散和國外技術(shù)引進，越來越多的生產(chǎn)廠家掌握了數(shù)控沖床設(shè)計、制造技術(shù)，并轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品進人市場。目前，國內(nèi)有能力提供4軸及以上數(shù)控沖床的企業(yè)不少于8家，其中濟南捷邁、江都亞威、揚州的楊力和金方圓等，在產(chǎn)品成熟度、技術(shù)先進性、市場占有率等方面處于領(lǐng)先地位．而其他有能力生產(chǎn)簡易數(shù)控沖床的企業(yè)更如雨后春筍般不斷涌現(xiàn)[12]。據(jù)不完全統(tǒng)計，2004年國內(nèi)新增數(shù)控沖床約800臺，其中國產(chǎn)約380臺，占48%；2005年新增數(shù)控沖床約950臺。其中國產(chǎn)約500臺，占53%[13]；2006年新增數(shù)控沖床約1100臺，其中國產(chǎn)約650臺，占59%；2007年總體需求繼續(xù)增長，而進口設(shè)備因為免關(guān)稅難度增大而數(shù)量受到限制，國產(chǎn)數(shù)控沖床預(yù)計銷售總量約800臺。占有率將選到65%。從需求和供給兩方面來看，可以認為，數(shù)控沖床在我國的確進入了快速發(fā)展時期。
據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國外生產(chǎn)數(shù)控沖床的廠家已有30多家，這還不包括一些著名廠家在其他國家的子公司或分廠。自數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床問世，近年來伴隨著數(shù)控技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、運動元件及計算機等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控沖床發(fā)展之迅速（大部分廠家的高檔機型的技術(shù)指標和功能），大大超出了大部分用戶的想象。各個廠家的產(chǎn)品不斷地推陳出新，精彩紛呈，這既是為了規(guī)避已有專利技術(shù)，也是展示個性技術(shù)，以便爭奪市場。數(shù)控沖床技術(shù)的快速進步同時帶動了其輔機的發(fā)展，板材加工柔性系統(tǒng)的大量涌現(xiàn)和普及與此也密切相關(guān)。
當(dāng)今數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床設(shè)計必須適應(yīng)設(shè)計過程數(shù)字化這個時代的基本特征，著重研究與發(fā)展基于工程模型的轉(zhuǎn)塔沖床設(shè)計、轉(zhuǎn)塔沖床優(yōu)化設(shè)計和零廢品設(shè)計的原理與方法，重視工程應(yīng)用軟件的開發(fā)與數(shù)據(jù)庫、知識庫的建立，實現(xiàn)設(shè)計模型與制造模型的銜接，采用公共的軟件平臺。當(dāng)今轉(zhuǎn)塔沖床設(shè)計不僅要面向用戶對功能的需求，而且也應(yīng)面向制造、裝配、維護和經(jīng)營管理。利用并行工程原理來統(tǒng)一信息管理，實現(xiàn)產(chǎn)品全壽命周期的質(zhì)量設(shè)計，以保證生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品。
21世紀是信息的時代，未來的健壯設(shè)計必然是一個人機一體化的智能型集成系統(tǒng)，以實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的最優(yōu)化、健壯化、數(shù)字化和智能化。最終，以最短的時間，設(shè)計出低成本、高質(zhì)量的多樣化的機電產(chǎn)品，以滿足各類用戶之需，并能使我國更多的機電產(chǎn)品打入并長期占領(lǐng)國際市場[14]。
1.3本課題研究的主要內(nèi)容
本課題根據(jù)在實習(xí)過程中遇到的問題進行探索和研究，針對在江蘇亞威機械有限公司工作時操作的SKC-30機器常出現(xiàn)的錯誤，不斷觀察。從實際問題出發(fā)，在網(wǎng)上查了很多其他種類沖床的功能及優(yōu)勢，然后參照自己所使用的沖床進行工作臺的改造。本次改造從轉(zhuǎn)塔沖床的主要部件及輔助機構(gòu)入手，對轉(zhuǎn)塔工作臺板的剛性進行計算和分析，同時對轉(zhuǎn)塔沖床的工作臺，橫梁和工作墊板進行了改造，從而使新型的產(chǎn)品更適應(yīng)生產(chǎn)的需要。
本課題具體對以下生產(chǎn)實際遇到的問題進行改進設(shè)計：
(1)拌料在工作臺上受到太大的阻力，而且工作臺上的滾珠有時候會劃傷拌料，致使拌料作廢。
(2)因為轉(zhuǎn)塔上的磨具不夠水平或者拌料不夠平直，就會致使拌料與模具相撞致使拌料作廢，甚至?xí)鼓ゾ呙撾x模位。
(3)由于工作臺上的夾鉗會因為拌料在進給過程中受到阻力太大，從而致使拌料從夾鉗中脫落，而此時工作臺繼續(xù)運動從而損壞拌料使其作廢
第二章 沖床的工作原理與主要組成部件
2.1數(shù)控沖床的工作原理
數(shù)控沖床之設(shè)計原理是將圓周運動轉(zhuǎn)換為直線運動,由主電動機出力,帶動飛輪，經(jīng)離合器帶動齒輪、曲軸(或偏心齒輪)、連桿等運轉(zhuǎn),來達成滑塊的直線運動,從主電動機到連桿的運動為圓周運動[15]。連桿和滑塊之間需有圓周運動和直線運動的轉(zhuǎn)接點。數(shù)控沖床在設(shè)計上大致有兩種機構(gòu),一種為球型,一種為銷型(圓柱型),經(jīng)由這兩種設(shè)計機構(gòu)將圓周運動轉(zhuǎn)換成滑塊的直線運動。
沖床對材料施以壓力,使其塑性變形,而得到所要求的形狀與精度。因此必須配合一組模具(分上模與下模),將材料置于其間,由機器施加壓力,使其變形。加工時施加于材料之力所造成之反作用力,由沖床機械本體所吸收。
2.2轉(zhuǎn)塔沖床主要組成部件
2.2.1轉(zhuǎn)塔沖床工作臺
數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的轉(zhuǎn)塔定位裝置分別設(shè)置在上、下轉(zhuǎn)塔塔身上，它由汽缸、導(dǎo)套、定位銷、定位錐孔組成。汽缸固定連接在塔身上，在汽缸下部連接有導(dǎo)套，導(dǎo)套中設(shè)有與汽缸桿同軸的定位銷。定位銷與導(dǎo)套之間設(shè)有復(fù)位彈簧，在上轉(zhuǎn)塔上還設(shè)置有與轉(zhuǎn)盤同軸心且固定連接的定位盤，定位盤上設(shè)有與定位銷對應(yīng)的若干錐孔，在下轉(zhuǎn)盤上設(shè)有與定位銷對應(yīng)的若干錐孔。本課題研究的新型數(shù)控沖床轉(zhuǎn)塔工作臺在上、下轉(zhuǎn)塔上設(shè)置定位錐銷，同時保證了模具的徑向定位精度和模具軸心線與轉(zhuǎn)塔軸線的距離一致。由于上、下轉(zhuǎn)盤在長期使用中有可能會出現(xiàn)微量徑向間隙，這一間隙會造成加工精度的誤差，本課題研究的新型數(shù)控沖床能保證上、下轉(zhuǎn)塔上、下模具的定位精度。
2.2.2轉(zhuǎn)塔沖床橫梁
數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床有一個用來送板料的機構(gòu)，行業(yè)內(nèi)通常稱之為橫梁，一般情況下，橫梁都是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，加工以后再在上面裝配一根直線導(dǎo)軌和一根滾珠絲杠，用來送進拌料，由于速度不快較快往往會產(chǎn)生很大的抖動和很響的噪音，嚴重時候會影響到加工拌料的精度。
針對現(xiàn)有數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁因結(jié)構(gòu)因素，本研究同時要解決因加工使橫梁產(chǎn)生很大的抖動和很響的噪音及加工精度的不足，提供支撐剛性高，降低抖動和噪音，有利于提高加工拌料質(zhì)量的一種數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁。
這種數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁，包括滾珠絲杠帶動的溜板，其它特征在于所訴的橫梁中設(shè)置型鋼，型鋼的一側(cè)上下分別焊固扁型鋼構(gòu)成的導(dǎo)軌座，導(dǎo)軌座上連固定的x向直線導(dǎo)軌，溜板沿導(dǎo)軌運動，適應(yīng)高速送料的需要，具有很強實用性能與數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床配套的橫梁[16]。
2.2.3轉(zhuǎn)塔工作墊板
在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床上面，有一對用來儲存磨具的上下轉(zhuǎn)塔，在下轉(zhuǎn)塔的下面設(shè)置有墊板，行業(yè)內(nèi)稱之為下墊板，下墊板固定在對應(yīng)沖擊頭的下轉(zhuǎn)塔下的機座上，用來承受受沖壓時候從下轉(zhuǎn)塔上傳來的力量，下墊板與下轉(zhuǎn)塔之間僅有0.05mm的間隙，下墊板的中央部位具有落料孔，落料孔的周圍開有一圈油槽，也保證下轉(zhuǎn)塔的順利轉(zhuǎn)動，在受沖裁的加工過程中，經(jīng)常會有一些鐵碎受到震動后從下轉(zhuǎn)塔的落料孔中落下，當(dāng)轉(zhuǎn)到下墊板的位置時，就會卡在下轉(zhuǎn)塔與下墊板的油槽之間，造成轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)不動必須停機維修。
本章小結(jié)
本章介紹了數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的工作原理與主要組成部件。數(shù)控沖床在設(shè)計上大致有球型、銷型(圓柱型)機構(gòu),經(jīng)由這兩種設(shè)計機構(gòu)將圓周運動轉(zhuǎn)換成滑塊的直線運動。概括介紹了數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的3個組成部分：轉(zhuǎn)塔沖床工作臺、轉(zhuǎn)塔沖床橫梁及轉(zhuǎn)塔工作墊板。
第三章 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床主要部件技術(shù)改進
3.1數(shù)控轉(zhuǎn)塔工作臺的改進
3.1.1數(shù)控轉(zhuǎn)塔工作臺的改進內(nèi)容
數(shù)控轉(zhuǎn)塔工作臺涉及一種數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的轉(zhuǎn)塔定位裝置。分別設(shè)置在上、下轉(zhuǎn)塔塔身上，它由汽缸、導(dǎo)套、定位銷、定位錐孔組成[17]。汽缸固定連接在塔身上，在汽缸下部連接有導(dǎo)套，導(dǎo)套中設(shè)有與汽缸桿同軸的定位銷，定位銷與導(dǎo)套之間設(shè)有復(fù)位彈簧，在上轉(zhuǎn)塔上還設(shè)置有與轉(zhuǎn)盤同軸心且固定連接的定位盤，定位盤上設(shè)有與定位銷對應(yīng)的若干錐孔，在下轉(zhuǎn)盤上設(shè)有與定位銷對應(yīng)的若干錐孔。本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在上、下轉(zhuǎn)塔上設(shè)置定位錐銷，同時保證了模具的徑向定位精度和模具軸心線與轉(zhuǎn)塔軸線的距離一致[18]。同時針對生產(chǎn)中上、下轉(zhuǎn)盤在長期使用中有可能會出現(xiàn)微量徑向間隙，因為這一間隙會造成加工精度的誤差，導(dǎo)致產(chǎn)品因精度不夠產(chǎn)生的質(zhì)量問題，所以本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在保證上、下轉(zhuǎn)塔，上、下模具的定位較精度的前提下還能夠準確定位。
本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床具有新型的轉(zhuǎn)塔工作臺。轉(zhuǎn)塔工作臺是數(shù)控沖床的主要部件，對轉(zhuǎn)塔工作臺的改造屬于數(shù)控沖床技術(shù)領(lǐng)域。本課題包括左右工作臺，左右工作臺架固定的工作臺板上有規(guī)則加工的若干個階梯孔洞，主要特點是在每個小孔中置入刷毛束。本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床改變現(xiàn)有數(shù)控沖床工作臺的工作臺板上的滾珠裝置為毛刷束裝置，在使用中雖然增加了一點金屬板材移動的阻力。但基本消除了原工作臺滾珠工作時候滾動發(fā)出的噪音，以及板材移動時候與滾珠碰撞發(fā)出的噪音，尤其是基本上消除因拉傷加工金屬板材而影響到產(chǎn)生加工工件的質(zhì)量的情況，這種工作臺新型實用結(jié)構(gòu)簡單，有很強的實用性。
圖3-1局部結(jié)構(gòu)示意圖
圖3-2主視結(jié)構(gòu)示意圖[19]
如圖3-1， 3-2所示：1刷毛束、2左右工作臺架、3工作臺板、4階梯孔洞，5刷毛套、6護桿
本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床左右工作臺架2由左右工作臺架上的工作臺板3和工作臺板3各階梯孔洞4中的1構(gòu)成。左右工作臺架2的外面連護桿6，工作臺板3上有規(guī)則設(shè)置若干階梯孔洞4。刷毛束1置入工作臺板3的階梯孔洞4中，刷毛束1高出工作臺3，高出高度為18-22mm。刷毛束1置入工作臺板3中的階梯孔洞4中的一段用刷毛套5包裹。包裹刷毛束1的刷毛套5自上而下壓入工作臺板3的各階梯孔洞4中。工作臺板3以及刷毛套5可用工程塑料制造。
3.1.2工作臺板的剛性計算與分析
圖3-3 VH45型沖床工作臺板結(jié)構(gòu)圖[20]
沖床工作臺剛性計算公式：
如圖3-3所示的沖床工作臺板得知直接計算零件的剛度較復(fù)雜，可以運用Solidworks軟件中的插件COSMOSworks計算出零件的固有頻率，再通過式(3-1)進行轉(zhuǎn)換得到式(3-2)，即可計算出零件的剛度k。
ω=km=2μf
(3-1)
k=2μf2m (3-2)
式中：ω為角頻率(rad/s)
f為頻率(Hz)
k為剛度(N/m)
m為質(zhì)量(kg)
本課題在改造過程中需要經(jīng)過COSMOSWorks分析，根據(jù)不同的材料分析各自的機械性能，以確認剛度是否適合用作轉(zhuǎn)塔工作臺。在研究過程過程中為方便起見，將工作臺板的材質(zhì)取為軟件自帶的材質(zhì)：灰鑄鐵、合金鋼、鑄造碳鋼、普通碳鋼，各材料的機械性能如表3-1所示。
表3-1材料的機械性能
材
質(zhì)
彈性模量
(Gpa)
切變模量
(Gpa)
泊松比
密度
(Kg?m-3)
抗拉強度
(Mpa)
屈服強度
(Mpa)
灰鑄鐵
66.2
50
0.27
7200
152
----
合金鋼
210
79
0.28
7700
724
620
鑄造碳鋼
200
76
0.32
7800
483
248
普通碳鋼
210
79
0.28
7800
400
221
表3-2 COSMOSWorks計算結(jié)果
厚度
(mm)
灰鑄鐵
合金鋼
鑄造碳鋼
頻率/Hz
質(zhì)
量
Kg
剛度
KN?mm-1
頻率/Hz
質(zhì)
量
Kg
剛度
KN?mm-1
頻率/Hz
質(zhì)
量
Kg
剛度
KN?mm-1
70
1.61E+03
132
1.33E+05
2.28E+03
143
4.38E+05
2.71E+03
145
4.37E+05
75
1.61E+03
145
1.61E+05
2.89E+03
155
5.11E+05
2.81E+03
157
4.86E+05
80
1.60E+03
166
1.83E+05
2.98E+03
166
5.79E+05
2.88E+03
168
5.61E+05
85
1.63E+03
177
2.04E+05
3.04E+03
177
6.47E+05
2.95E+03
180
6.15E+05
90
1.72E+03
187
2.23E+05
3.08E+03
189
7.06E+05
2.98E+03
191
6.70E+05
95
1.72E+03
198
2.39E+05
3.10E+03
200
7.67E+05
3.00E+03
203
7.17E+05
100
1.79E+03
209
2.55E+05
3.11E+03
212
8.01E+05
3.01E+03
214
7.67E+05
105
1.82E+03
219
2.68E+05
3.11E+03
223
8.50E+05
3.01E+03
226
8.09E+05
110
1.80E+03
220
2.82E+05
3.11E+03
235
8.95E+05
3.00E+03
238
8.95E+05
將表3-1中所列的4種材料制成的工作臺板第一階固有頻率及剛度隨工作臺板厚度變化的關(guān)系分別用圖3-4和圖3-5來表示，結(jié)合兩圖和表3-2可得出：
(1)隨著工作臺板厚度的增加，對于上述4種材料，一階頻率先增大至一定數(shù)值后緩慢減?。?
(2)隨著工作臺板厚度的增加，對于上述4種材料，工作臺板的剛度始終增大且增大的幅度逐漸減??；
(3)厚度相同時，由合金鋼、鑄造碳鋼、普通碳鋼做成的工作臺板的固有頻率和剛度差別不大；
(4)工作臺板材料不同，一階頻率是不同的，材料的彈性模量越大，一階頻率也就越大；
(5)相同彈性模量的材料，一階頻率隨著抗拉強度的增大而增大；
(6)對于相同受力方式以及相同結(jié)構(gòu)形式的工作臺板，一階頻率出現(xiàn)極大值時所對應(yīng)的厚度幾乎不變，本臺板對應(yīng)的厚度為100mm；
(7)由式(3-2)可以得出，影響剛度的主要因素為固有頻率和質(zhì)量。工作臺板厚度從70mm開始增加，當(dāng)一階頻率增加到峰值時，可以算出頻率增加了約11%，質(zhì)量相對于70mm厚度時增加了近60%，由此可以看出，在這一變化中，質(zhì)量對于剛度起到了很大作用。當(dāng)臺板厚度從頻率峰值時的數(shù)值增加到130mm時，一階頻率大約下降了2%，質(zhì)量相對于110mm厚度時增加了25%左右。臺板剛度是緩慢增加的，但是增幅在逐漸減小。
圖3-4工作臺頻率隨厚度及材料變化曲線
圖3-5工作臺剛度隨剛度及材料變化曲線
由表3-1，3-2，和圖3-4，3-5可以得出，對于特定結(jié)構(gòu)的工作臺板，其一階固有頻率在工作臺板厚度發(fā)生變化時存在極大值，一階固有頻率極大值對應(yīng)的厚度范圍對于上述4種材質(zhì)幾乎一致[20]。由于考慮了材料的減振性能，開式高速壓力機的工作臺板材質(zhì)一般選用灰鑄鐵；當(dāng)為了適應(yīng)裝模高度而需要大大減小工作臺板厚度時，可以將材質(zhì)更換為普通碳鋼，如Q235A，臺板的剛度就可以得到很大的改善，同時也縮短了加工周期；當(dāng)需要減小裝模高度而很大程度上增加工作臺板厚度時，對于鑄造臺板容易出現(xiàn)鑄造缺陷，影響使用，可以在工作臺板和機身之間加一過渡墊板。
3.2轉(zhuǎn)塔定位裝置的改進
數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的轉(zhuǎn)塔定位裝置，分別設(shè)置在上、下轉(zhuǎn)塔塔身上，它由汽缸、導(dǎo)套、定位銷、定位錐孔組成，汽缸固定連接在塔身上，在汽缸下部連接有導(dǎo)套，導(dǎo)套中設(shè)有與汽缸桿同軸的定位銷，定位銷與導(dǎo)套之間設(shè)有復(fù)位彈簧，在上轉(zhuǎn)塔上還設(shè)置有與轉(zhuǎn)盤同軸心且固定連接的定位盤，定位盤上設(shè)有與定位銷對應(yīng)的若干錐孔，在下轉(zhuǎn)盤上設(shè)有與定位銷對應(yīng)的若干錐孔[21]。本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在上、下轉(zhuǎn)塔上設(shè)置定位錐銷，同時保證了模具的徑向定位精度和模具軸心線與轉(zhuǎn)塔軸線的距離一致，上、下轉(zhuǎn)盤在長期使用中有可能會出現(xiàn)微量徑向間隙，這一間隙會造成加工精度的誤差，本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床能保證上、下轉(zhuǎn)塔上、下模具的定位精度。
圖3-6轉(zhuǎn)塔定位裝置
科技進步帶動了生產(chǎn)效率的不斷提高，原始的單工位沖壓機床逐漸被多工位轉(zhuǎn)塔沖床取代。數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床是現(xiàn)代沖壓機械中加工精度較高，加工效率較大的沖壓沖床，但數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在生產(chǎn)使用中任然有要改進的地方。目前數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在長期使用中容易出現(xiàn)機械傳動零部件的磨損，而造成上下模的定位誤差，加之，在加工薄板時候上下模的刀口間隙要求均勻一致，稍有偏差就會影響加工質(zhì)量[22]?，F(xiàn)在解決這一問題是采用上下轉(zhuǎn)塔的圓柱面上設(shè)定位裝置，這種徑向定為裝置能確保上下模的徑向定位精度但難保證上下模軸心與轉(zhuǎn)塔軸心的距離保持一致。
3.3數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁的改進
數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床有一個用來送板料的機構(gòu)，行業(yè)內(nèi)通常稱之為橫梁，一般情況下，橫梁都是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，加工以后再在上面裝配一根直線導(dǎo)軌和一根滾珠絲杠，用來送進拌料，由于速度不快較快往往會產(chǎn)生很大的抖動和很響的噪音，嚴重時候會影響到加工拌料的精度。
對轉(zhuǎn)塔沖床橫梁的改進方式：
本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床轉(zhuǎn)塔橫梁的目的是針對現(xiàn)有數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁因結(jié)構(gòu)因素，在加工時會產(chǎn)生很大的抖動和很響的噪音，會影響到加工精度的不足。而新型的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁有提供支撐剛性高，降低抖動和噪音的優(yōu)點，有利于提高加工拌料質(zhì)量。
本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁，包括滾珠絲杠帶動的溜板，其它特征在于所訴的橫梁中設(shè)置型鋼，型鋼的一側(cè)上下分別焊固扁型鋼構(gòu)成的導(dǎo)軌座，導(dǎo)軌座上連著固x向直線導(dǎo)軌，溜板沿導(dǎo)軌運動。通過在橫梁中設(shè)置型鋼，增強了整個橫梁的剛性，極大地減少了工作的抖動和噪音，設(shè)置兩根直線導(dǎo)軌后使與之配合的溜板運動迅速平穩(wěn)，適應(yīng)了高速送料的需要，本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁具有很強的實用性，與數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床配套。
圖3-7轉(zhuǎn)塔沖床橫梁
如圖3-7所示：1是橫梁，2是型鋼，3是直線導(dǎo)軌，4是溜板，5是絲桿，6是導(dǎo)軌座。
本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床是對現(xiàn)有數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁結(jié)構(gòu)的改進，橫梁1內(nèi)設(shè)置方型鋼2，方型鋼2的一側(cè)上下分別焊固有扁型鋼結(jié)構(gòu)成的導(dǎo)軌座6，導(dǎo)軌座6上連固直線導(dǎo)軌3.溜板4滾珠絲杠5帶動，并沿x向作來回運動。
3.4數(shù)控轉(zhuǎn)塔工作墊板的改進
在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床上面，有一對用來儲存磨具的上下轉(zhuǎn)塔，在下轉(zhuǎn)塔的下面設(shè)置有墊板，行業(yè)內(nèi)稱之為下墊板，下墊板固定在對應(yīng)沖擊頭的下轉(zhuǎn)塔下的機座上，用來承受受沖壓時候從下轉(zhuǎn)塔上傳來的力量，下墊板與下轉(zhuǎn)塔之間僅有0.05mm的間隙，下墊板的中央部位具有落料孔，落料孔的周圍開有一圈油槽，也保證下轉(zhuǎn)塔的順利轉(zhuǎn)動，在受沖裁的加工過程中，經(jīng)常會有一些鐵碎受到震動后從下轉(zhuǎn)塔的落料孔中落下，當(dāng)轉(zhuǎn)到下墊板的位置時，就會卡在下轉(zhuǎn)塔與下墊板的油槽之間，造成轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)不動必須停機維修。
對數(shù)控轉(zhuǎn)塔工作墊板的改進內(nèi)容：
本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床目的針對現(xiàn)有數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在沖裁加工過程中會有鐵碎因震動會下落卡在下墊板的有槽中，造成下轉(zhuǎn)塔不能轉(zhuǎn)動影響正常生產(chǎn)的不足，提供有利于下轉(zhuǎn)塔正常轉(zhuǎn)動的一種數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的下墊板。
改造通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床下墊板，包括其四腳部的固定孔槽中央部位的落料孔，油槽，其特征在于所述的下墊板對應(yīng)下轉(zhuǎn)塔一面的落料孔兩端為凹槽面，油槽設(shè)置在落料孔兩側(cè)。本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在現(xiàn)有下墊板的基礎(chǔ)上設(shè)置一道包括落料孔在內(nèi)的凹槽面，加大了下轉(zhuǎn)塔與下墊板局部面之間的距離，油槽設(shè)置在落料孔兩側(cè)，在使用中可讓過下轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)過的位置。即使下轉(zhuǎn)塔下面有鐵碎，也不會卡在下轉(zhuǎn)塔與下墊板之間，也不會卡在有槽中，有利于提高整機的可靠性。
圖3-8數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床工作墊板主視機構(gòu)示意圖
圖3-9數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床工作墊板右視圖結(jié)構(gòu)示意圖
如圖3-8、圖3-9所示：1是下墊板，2是油槽，3是落料孔，4是凹槽面，5是固定槽。
本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床是對現(xiàn)有數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床下墊板的改進，(如圖3-8，3-9所示)在對應(yīng)下轉(zhuǎn)塔的下墊板1一面落料孔3的兩側(cè)設(shè)置凹槽面4，落料孔在凹槽面4內(nèi)，凹槽面4兩側(cè)有弧度，油槽2設(shè)置在落料孔3的兩側(cè)。在使用時緊固件經(jīng)固定孔槽5，將本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床固定在機身上，凹槽面4的弧向與下轉(zhuǎn)塔的弧向相同。
本章小結(jié)
本章介紹了對數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床主要部件的技術(shù)改進，對轉(zhuǎn)塔工作臺的臺板進行剛性計算與分析分析不同的材料的機械性能，以確認剛度是否適合用作轉(zhuǎn)塔工作臺。在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的上、下轉(zhuǎn)塔上設(shè)置定位錐銷，同時保證模具的徑向定位精度和模具軸心線與轉(zhuǎn)塔軸線的距離一致從而確保上、下轉(zhuǎn)塔上、下模具的定位精度。數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床橫梁的改進，通過橫梁中設(shè)置型鋼同時設(shè)置兩根直線導(dǎo)軌，使與之配合的溜板運動迅速平穩(wěn)，適應(yīng)了高速送料的需要。
在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床下墊板上設(shè)置一道包括落料孔在內(nèi)的凹槽面，加大了下轉(zhuǎn)塔與下墊板局部面之間的距離，油槽設(shè)置在落料孔兩側(cè)，在使用中可讓過下轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)過的位置，有利于提高整機的可靠性。
第四章 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床其他輔助機構(gòu)的改進
4.1夾具移位機構(gòu)的改進
本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床屬于機械加工設(shè)備，涉及一種用于數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床上的夾具快速移位機構(gòu)。
在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床上用來夾持拌料的機械手部分稱之為夾鉗，以往的夾鉗一般是通過T型槽用螺釘固定在托板上，需要移動夾鉗的位置時，需要先松開螺釘，然后拖動夾鉗在拖把上移動，到達位置后再緊定螺釘，將夾鉗固定。這種結(jié)構(gòu)在進行夾鉗移位比較費時，而且不方便，常常需要操作者爬上工作臺去完成。
4.1.1夾鉗的改進
本課題研究的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床需要解決的技術(shù)問題是，提供一種操作方便。并能快速進行移位和重新固定的夾鉗快速移位結(jié)構(gòu)。
夾鉗快速移位結(jié)構(gòu)中包括有一個夾鉗，在夾鉗的安裝基板上設(shè)置有一個燕尾槽，夾鉗的安裝基板通過該燕尾槽安裝在機床托板的燕尾軌道上，在燕尾槽一側(cè)的燕尾面上，設(shè)置有可前后移動的活動鍥塊，活動鍥塊后端被一個旋在安裝基板中的螺桿所壓持，活動鍥塊前端則壓在燕尾軌道一側(cè)，所述螺桿的后端連接一個旋轉(zhuǎn)手柄。
本結(jié)構(gòu)可以使操作者在在機床橫梁后面方便快速的完成夾鉗的松開，移動和再次夾緊，提高工作效率。
4.1.2夾鉗改進的具體實施方法
圖4-1夾鉗
如圖4-1所示，此夾鉗快速位結(jié)構(gòu)中包括有一個夾鉗1，夾鉗的安裝基板2通過燕尾槽3與安裝在機床拖板4的導(dǎo)軌5配合，可使夾鉗可沿軌道與拖板相對滑動。在燕尾槽一側(cè)的燕尾面上設(shè)置有活動鍥塊6活動鍥通過安裝在基板2中的螺桿7被壓在燕尾道5一側(cè)，螺桿后端連接一個旋轉(zhuǎn)手柄8。當(dāng)正向旋轉(zhuǎn)手柄即可壓緊活動鍥塊，使夾鉗固定在拖板上；而反向轉(zhuǎn)動手柄即可松開壓緊在燕尾軌道上的活動鍥塊上，使夾鉗自由滑動到所需位置，再重新夾緊。
4.2夾具松動檢測裝置的改進
原夾鉗的松動檢測裝置是夾鉗與托板通過燕尾槽連接，在燕尾槽內(nèi)設(shè)有一只配合燕尾軌斜面的鍥形夾緊塊，以調(diào)緊裝置連接燕尾槽上部的鍥形夾緊塊。此種夾鉗檢測裝置還包括檢測器路、控制器。夾鉗體下部燕尾槽的斜鍥內(nèi)設(shè)有氣道，氣道的一端連接氣路，另一端開口設(shè)在夾鉗體燕尾槽的斜面上，檢測氣路連接控制器[23]。
其特征在于，所述的檢測器源，減壓閥，兩位兩通電磁閥，壓力開關(guān)，兩位兩通電磁閥的連接器孔。
本課題研究的新型夾鉗松動檢測裝置，其特征在于，所述的夾鉗上的氣道為水平孔上連通若干個垂直孔，若干垂直孔的開口設(shè)在夾鉗體的燕尾槽的斜面上。數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床一般是在高速狀態(tài)下加工運行。它的夾鉗夾持加工件在工作臺上按照設(shè)定的程序進給，實現(xiàn)高速連續(xù)的沖壓加工實現(xiàn)高速連續(xù)加工沖壓[24]，這種狀態(tài)下容易出現(xiàn)夾鉗松動情況，出現(xiàn)松動后拌料出現(xiàn)位移，先后加工的孔，槽會出現(xiàn)位置誤差，造成殘次品，嚴重時還會損壞磨具。
4.2.1夾鉗松動檢測裝置的改進
研究改造方案：本課題設(shè)計的夾鉗通過燕尾槽連接，并且在燕尾槽中設(shè)有一種配合燕尾軌斜面的鍥形夾緊塊。調(diào)緊裝置連接燕尾槽上部的鍥形夾緊塊它還包括檢測氣路，控制器，夾鉗體下部燕尾槽的斜鍥內(nèi)設(shè)有氣道，氣道的一段連接氣路，另一端開口設(shè)在夾鉗體燕尾槽斜面上，以檢測氣路連接控制器。
所述的氣路包括氣源、減壓閥、兩位兩通電磁閥、壓力表、壓力開關(guān)、氣源連接減壓閥、減壓閥分別兩位兩通電磁閥、壓力開關(guān)，兩位兩通電磁閥連接氣孔。
所述夾鉗體上的氣道為在水平孔上連接若干個垂直孔，若干個垂直孔的開開口設(shè)在夾鉗體的燕尾槽的斜面上。
此檢測裝置采用了氣密封原理，在燕尾槽與燕尾軌接觸面緊密接觸時，能實現(xiàn)氣密封；出現(xiàn)松動時，則不能實現(xiàn)氣密封。這時候氣路的壓力就會降低，達到一定值時，壓力開關(guān)動作，由控制器實現(xiàn)報警，停機。
4.2.2夾鉗松動檢測裝置改進的具體實施方法
圖4-2夾鉗檢測裝置示意圖
如圖4-2所示1是夾鉗體，2是夾緊塊，4是電磁閥，5是壓力開關(guān)，6是減壓閥，7是氣源，8是氣道。
夾鉗1與拖板3通過燕尾槽連接，在燕尾槽內(nèi)設(shè)有一只配合燕尾軌斜面的鍥形夾緊塊2，調(diào)緊裝置連接燕尾槽上面的鍥形夾緊塊2，它還包括檢測氣路，控制器，夾鉗體1下部燕尾槽的斜鍥內(nèi)設(shè)有氣道8，氣道8的一段連接氣路，另一端開口設(shè)在夾鉗體1燕尾槽的斜面上，檢測氣路連接控制器[25]。
檢測器路包括氣源7，減壓閥6，兩位兩通電磁閥4，壓力開關(guān)5，氣源7連接減壓閥6，減壓閥6分別連接兩位兩通電磁閥4，壓力開關(guān)5，兩位兩通電磁閥4連接8。
在夾鉗1與拖板3連接緊固時，燕尾槽與燕尾軌的斜面是緊密連接的，氣道8中有一定氣壓，控制器顯示工作正常，當(dāng)連接松動時，氣道8就會氣壓降低，壓力開關(guān)5能檢測到該壓力變化指令指令機器報警，停機。
4.3模具改進
4.3.1轉(zhuǎn)塔工作臺上下模具的改進
常見的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床旋轉(zhuǎn)磨具，包括有上模(1)下模(2)，其特征是：在上，下模(1，2)的模架上安裝有一對同步旋轉(zhuǎn)的螺桿軸(3)，蝸桿軸上的蝸桿(4)與安裝在上下模上的渦輪(5)相配合，所述的蝸桿(4)的軸向兩端之間各個齒的齒厚沿一個方向依次增加，而蝸桿軸(3)兩側(cè)的軸承(6)與軸承端蓋(7)之間安裝有若干個調(diào)整墊片(8)。
圖4-3上模的正面結(jié)構(gòu)剖視圖
圖4-4俯視結(jié)構(gòu)剖圖
圖4-5下模正面剖視圖
圖4-6俯視結(jié)構(gòu)剖視圖
如圖4-3、4-4，4-5，4-6所示在該數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床旋轉(zhuǎn)磨具上模1和下模2的模架上安裝有一對同步旋轉(zhuǎn)的蝸桿軸3，蝸桿軸上的蝸桿4安裝在上下模上的蝸桿5相配合，以驅(qū)動上下模轉(zhuǎn)動，蝸桿4的軸向兩端之間各個齒的齒厚沿一個方向依次增加，而蝸桿軸3兩側(cè)的軸承6與軸承端蓋7之間安裝有若干個調(diào)整墊片8.當(dāng)使用過程中，渦輪蝸桿由于磨損出現(xiàn)齒間間隙時，通過調(diào)整兩端調(diào)整墊片8可使蝸桿向齒厚較小的一側(cè)軸向移動，改變了蝸桿的導(dǎo)程并增加工作的齒厚，以消除齒間間隙，保證傳動精度。
4.3.2模具的技術(shù)參數(shù)
本課題在研究過程中涉及到插頭簧片精密多工位級進模設(shè)計。
以下內(nèi)容介紹了程控交換機用插頭簧片精密多工位級進模的結(jié)構(gòu)及制造工藝,該模具包括沖裁、彎曲、整形、打凸、壓印等多種工序,可供類似零件的成形提供參考。
圖4-7簧片
對簧片零件結(jié)構(gòu)記性工藝分析可知，圖4-7所示簧片零件是屬于包容型零件,空間立體成形,多處彎曲,包容部分尺寸精度高,彈性好。材料選用QSn6.5-0.1Y,該材料具有良好的彈性和抗疲勞性。通過對簧片零件的工藝分析和計算,決定設(shè)計制造150沖次/min、尺寸精度為0.01mm、步距精度為0.006mm的高精度多工位級進模[26]。
在對簧片精密多工位級進模設(shè)計中，根據(jù)結(jié)構(gòu)及制造工藝繪制簧片零件的展開圖和排樣圖(4-8)：
圖4-8展開圖及排樣圖
如圖4-8所示，展開尺寸以產(chǎn)品圖為根據(jù),運用彎曲時中性層不變原理和幾何學(xué)原理計算各部分尺寸。展開尺寸要求非常準確，它要保證材料在多次彎曲后達到產(chǎn)品圖紙要求的尺寸。條料送進方向最寬輪廓尺寸加上適當(dāng)?shù)墓に嚧钸叴_定了模具的步距,零件展開后沿送料方向上的最寬輪廓尺寸為5.75mm,工藝搭邊為2.25mm,確定步距為8mm。步距和展開圖共同決定各沖廢料凸模尺寸。它對模具設(shè)計起著至關(guān)重要的作用,是整副模具成功的關(guān)鍵。由圖(4-8)可知,模具的空工位為16個,有效工位22個,總工位為38個。有效工位如下:1沖側(cè)刃沖定位孔。在同一個工位中沖,保證定位精度,沖側(cè)刃為粗定位,沖定位孔為精定位；2導(dǎo)正；3沖廢料A；4導(dǎo)正；5沖廢料B；6沖廢料C；7沖廢料D及導(dǎo)正；8壓頭部喇叭口、壓倒刺；9頭道彎及導(dǎo)正；10彎倒刺及導(dǎo)正；11二道彎及導(dǎo)正；12三道彎及導(dǎo)正；13頭部整形及導(dǎo)正；14壓凸；15沖廢料E；16四道彎及導(dǎo)正；17五道彎及導(dǎo)正；18五道彎整形及導(dǎo)正；19六道彎及導(dǎo)正；20七道彎及導(dǎo)正；21尾部整形及導(dǎo)正；22尾部壓印及導(dǎo)正。
4.3.3模具主要零件設(shè)計
模具的各個部件在設(shè)計中遵循的原則及其相關(guān)優(yōu)勢如下：
(1)模架采用四導(dǎo)柱滾珠模架，上、下模板采用45鋼,調(diào)質(zhì)硬度26～30HRC。模架的加工精度采用Ⅰ級精度,上模板厚度為40mm,下模板厚度為45mm。
(2)所有模板的平行度控制在300:0.02以內(nèi),垂直度在0.015mm以內(nèi)，表面粗糙度為Ra=0.4μm。
(3)凸模設(shè)計。大凸模采用直通式，小凸模采用鑲套固定保護，以增加其強度和剛度，材料選用Cr12鋼，淬火硬度55～58HRC，凸模采用小壓板固定。
(4)凹模采用分塊鑲?cè)氚寄０逯?，其?yōu)點是：①易保證各工位型孔坐標尺寸高精度的要求;②解決了熱處理變形問題；③各型孔鑲件單獨加工，便于制造、調(diào)整和維修，不致于因某一型孔損壞而使整塊凹模板報廢；④提高整副模具使用壽命；⑤分成小塊鑲件，便于用精密小型機床、專用機床加工[27]。凹模鑲件與凹模板配合公差取±0.01mm。裝入、取出方便，保證精度，各型孔凹模鑲塊由導(dǎo)板壓住。沖切型孔凹模鑲件采用優(yōu)質(zhì)合金鋼6CrNiMnSiMoV，簡稱GD鋼,熱處理硬度58～63HRC。
(5)卸料板采用彈壓卸料板。其優(yōu)點為：①彈壓卸料板不但起卸料作用，沖裁時還可以將條料壓住，防止條料在沖壓過程中產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)和扭曲；②由于高速、精密沖裁，彈壓卸料板采用CrWMn鋼，淬火硬度50～55HRC，為了增加卸料板的穩(wěn)定性，采用4個小導(dǎo)柱導(dǎo)向，小導(dǎo)柱與導(dǎo)套間隙為0.005～0.01mm；③卸料彈簧采用耐疲勞的強力矩形彈簧，確保卸料板的卸料力大而且運動平穩(wěn)[28]；④沖廢料凸模用卸料板鑲套保護，其間隙為0.005～0.01mm，小于凸模和凹模的沖裁間隙，可以大大提高模具壽命[29]。卸料板鑲套用螺釘?shù)踉趬|板31上，防止鑲套的竄動。卸料板在彎曲成形部分的上面銑空讓位，確保條料在送進過程中暢通。
(6)彎曲成形部分的設(shè)計。彎曲成形時三道彎和整形凸模、五道彎整形凸模、尾部整形凸模裝在凸模固定板上，其余彎曲成形凸模全部裝在卸料板上，用螺釘?shù)踉趬|板31上，彎曲成形凹模內(nèi)加彈頂裝置，防止簧片卡在凹模內(nèi)。
(7)模具保護系統(tǒng)的設(shè)計：①如果帶料發(fā)生誤送等異常現(xiàn)象，安全銷不能正常導(dǎo)正，通過行程開關(guān)，緊急停機，從而保護模具；②由于多工位級進模凸模較多，形狀各異，長短不一，為防止模具損壞。在上、下模板之間以及上模固定板和墊板31之間設(shè)置限位柱和限位套。試模時，以上、下限位柱剛好接觸為準，此時為模具的閉合高度及模具的下死點，模具可以正常工作。在模具不工作時，在上下限位柱中間加一墊塊，保證凸、凹模脫開，避免刃口損壞。模具在350kN、ATDA沖床上工作，其閉合高度為150～200mm,模具閉合高度為185mm。
圖4-9模具結(jié)構(gòu)
1.側(cè)刃; 2、3、4、5、14.沖廢料凸模; 6.導(dǎo)正釘; 7、53.壓喇叭口鑲件; 8、41、42、43、44、45、49、50、52.彎曲凹模鑲件; 9、10、11、15、16、18、19.彎曲凸模; 12、20、40、48.整形凸模 ;13.壓雙凸模; 17.彎曲整形凸模; 21.壓印凸模; 22、38.限位柱 ;23.行程開關(guān); 24.小導(dǎo)柱; 25.檢測桿 ;26.上模架; 27.卸料螺釘 ;28、31、36.墊板 ;29.固定板; 30.定位套; 32.卸料板; 33.檢測釘 ;34.導(dǎo)料板;35.凹模板; 37.下模座;39.壓印鑲塊; 47.壓雙凸凹模; 51.彎倒刺凹模; 46、54、55、56、57、58.沖廢料凹模; 59.沖孔凸模; 60.沖孔凹模; 61.抬料釘; 62.支架; 63.托料板
本章小結(jié)
本章介紹了數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床其他輔助機構(gòu)的改進。在改進了夾鉗快速移位結(jié)構(gòu)后，實現(xiàn)夾鉗自由滑動到所需位置，再重新夾緊的功能。根據(jù)氣密封原理，對夾鉗松動檢測裝置進改進，實現(xiàn)對夾鉗松緊的自動檢測。其次根據(jù)模具的各個部件在設(shè)計中遵循的原則及其相關(guān)優(yōu)勢，對模具的主要零件進行設(shè)計，在對轉(zhuǎn)塔工作臺上下模具設(shè)計的過程中介紹了程控交換機用插頭簧片精密多工位級進模的結(jié)構(gòu)及制造工藝，并以繪制排樣圖和各方位結(jié)構(gòu)剖視圖的方式，展示新型轉(zhuǎn)塔工作臺上下模具的優(yōu)勢與功能。
結(jié) 論
本課題通過對數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在生產(chǎn)中遇到的問題進行探索與研究，將工作臺上的主要部件進行適當(dāng)?shù)母脑欤鉀Q了以下3個問題:
(1)拌料在工作臺上受到太大的阻力，而且工作臺上的滾珠有時候會劃傷拌料，致使拌料作廢。
(2)因為轉(zhuǎn)塔上的磨具不夠水平或者拌料不夠平直，就會致使拌料與模具相撞致使拌料作廢，甚至?xí)鼓ゾ呙撾x模位。
(3)由于工作臺上的夾鉗會因為拌料在進給過程中受到阻力太大，從而致使拌料從夾鉗中脫落，而此時工作臺繼續(xù)運動從而損壞拌料使其作廢
本課題經(jīng)研究后改造后的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床其在工作當(dāng)中更加穩(wěn)定，生產(chǎn)出的效果更加明顯可靠。此種方法大大的提高了數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的精度，而且起到了保護沖床，并且能夠更好的提高其工作壽命。
為解決以上問題本課題對數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床主要部件進行了改進。其中將工作臺上的夾鉗、工作板、轉(zhuǎn)塔上定位裝置的改造能夠很好的改進工作進度，及工作質(zhì)量。新型的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床在工作時拌料與工作臺產(chǎn)生的噪音大大的減少，而且工作的質(zhì)量大大的提高。裝在夾鉗上的檢測裝置可以很好的保護拌料，當(dāng)拌料因為歪曲不平時候撞到下磨具時，系統(tǒng)會自動的實行急停，更好的保護拌料及機床的安全。
本課題通過改造工作臺上的零部件，如夾鉗，墊板，工作臺板，以及轉(zhuǎn)塔上下磨具的定位裝置，更好的提高了沖床產(chǎn)品的質(zhì)量，并且能夠更好的保護磨具和沖床本身的使用壽命。
本課題經(jīng)過對SKC-30數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的工作臺進行了改造。就是為了提高工作臺的效率，和工作環(huán)境。讓工作人員能夠產(chǎn)出高質(zhì)量產(chǎn)品，并且能夠有效地保護沖床，提高數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的使用壽命，保護好轉(zhuǎn)塔上的磨具。相信在以后的發(fā)展中數(shù)控沖床將會是一個全自動的工作機器，它將會自己檢測產(chǎn)品的好壞，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，并且將會在產(chǎn)品出現(xiàn)錯誤或者產(chǎn)品質(zhì)量不合格經(jīng)行自動報警，有時候甚