【正文】 沖壓件重量輕、厚度薄、剛度好。它的尺寸公差是由模具保證的，所以質(zhì)量穩(wěn)定，一般不需再經(jīng)機(jī)械切削即可使用。冷沖壓件的金屬組織與力學(xué)性能優(yōu)于原始坯料，表面光滑美觀。冷沖壓件的公差等級(jí)和表面狀態(tài)優(yōu)于熱沖壓件。大批量的中、小型零件 沖壓生產(chǎn)一般是采用復(fù)合模或多工位的連續(xù)模。以現(xiàn)代高速多工位壓力機(jī)為中心，配置帶料開卷、矯正、成品收集、輸送以及模具庫和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成生產(chǎn)率極高的全自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。采用新型模具材料和各種表面處理技術(shù)，改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)，可得到高精度、高壽命的沖壓模具，從而提高沖壓件的質(zhì)量和降低沖壓件的制造成本。 沖壓生產(chǎn)的工藝和設(shè)備正在不斷發(fā)展，除傳統(tǒng)的使用壓力機(jī)和鋼制模具制造沖壓件外，液壓成形以及旋壓成形、超塑成形、爆炸成形、電水成形、電磁成形等各種特種沖壓成形工藝亦迅速發(fā)展，把沖 壓的技術(shù)水平提高到了一個(gè)新的高度。特種沖壓成形工藝尤其適合多品種的批量（甚至是數(shù)十件）零件的生南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 2 產(chǎn)。對(duì)于普通沖壓工藝，可采用簡易模具、低熔點(diǎn)合金模具、成組模具和沖壓柔性制造系統(tǒng)等，組織多品種的中小批量零件的沖壓加工。 總之，沖壓模具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡單、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。采用沖壓與焊接、膠接等復(fù)合工藝，使零件結(jié)構(gòu)更趨合理，加工更為方便，可以用較簡單的工藝制造出更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。 現(xiàn)代沖壓加工發(fā)展趨勢(shì) 制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被 各種復(fù)合材料或高分子材料替代。 在模具設(shè)計(jì)與制造中，開發(fā)并應(yīng)用 CAD/CAM 系統(tǒng)，發(fā)展高、新制造技術(shù)和模具、裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。 推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓等設(shè)備，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。 某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被液壓成形、旋壓成形、爆炸成形等新穎的技術(shù)所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟(jì) 沖模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形狀和尺寸是由沖壓工序的性質(zhì)決定的。沖裁沖孔落料模的凸、凹模之間間隙很校，并做成鋒利的刃口，以便形成強(qiáng)大的剪切力進(jìn) 行剪切，使坯件與板料分離 在現(xiàn)代化的機(jī)加工過程中，消耗于送料的時(shí)間損失是組成零件單件加工時(shí)間的一部分，它屬于輔助時(shí)間。要想提高生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)中的輔助時(shí)間將是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而要想減少輔助時(shí)間，就必須提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。 利用 PLC 可以直接對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行位置和速度控制，無需增加定位模塊，節(jié)約成本。 PLC 的處理速度高，輸出脈沖的頻率也很高，而且指令也很簡單，在系統(tǒng)聯(lián)機(jī)的情況下也可方便地進(jìn)行所有指令的修改工作。 本系統(tǒng)通過觸摸屏進(jìn)行調(diào)節(jié)控制 ,使操作簡單 ,也減少了在運(yùn)行過程中的故障查找環(huán)節(jié)，大大提高 了工作效率。 可編程控制器在 沖床系統(tǒng)中 的應(yīng)用概述 近年來， PLC 在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，它在控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢(shì)是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。隨著PLC 技術(shù)的發(fā)展 , 它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應(yīng)用也越來越南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 3 多。在 沖 床的實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，為了提高 沖 床加工的精度，對(duì)其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重要。 我國沖床行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì) 目前，整個(gè)沖床工具行業(yè)企業(yè)發(fā)展迅猛，對(duì)沖床附件的需求量激增，國內(nèi)市場(chǎng)容量很大。尤其是近幾年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅速，使 沖床廠各行業(yè)市場(chǎng)更加旺盛。目前，國內(nèi)中低檔數(shù)控沖床附件產(chǎn)品的市場(chǎng)，基本由國內(nèi)產(chǎn)品占領(lǐng)，部分產(chǎn)品如數(shù)控分度頭、刀桿還有一定的批量出口。但是，近幾年來臺(tái)灣地區(qū)的產(chǎn)品大量涌入，中檔數(shù)控沖床附件產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭刀越來越激烈。高端技術(shù)水平的產(chǎn)品主要依靠進(jìn)口，從工業(yè)發(fā)達(dá)國家如日本、德國、意大利等進(jìn)口較多。一般機(jī)械類、傳統(tǒng)類沖床附件大量出口國際市場(chǎng)。 2020 年雖有部分沖床附件出口量有所增加，但是各類沖床附件的出口總量并不大，說明國內(nèi)市場(chǎng)的需求再變大。 國外及臺(tái)灣商為了進(jìn)入我國大陸市場(chǎng)，產(chǎn)品價(jià)格逐步調(diào)低，其市場(chǎng)份額也在逐 步擴(kuò)大。目前由于國內(nèi)產(chǎn)品在售前技術(shù)業(yè)務(wù)交流及售后服務(wù)比國外廠商有明顯優(yōu)勢(shì)，使國產(chǎn)沖床廠的數(shù)控沖附件產(chǎn)品能夠不斷發(fā)展。但隨著外商采用大陸本地化生產(chǎn)方式后，我們就會(huì)失去這些優(yōu)勢(shì)。近幾年部分發(fā)展中國家的沖床工具行業(yè)發(fā)展速度加快，也逐步向大陸市場(chǎng)進(jìn)口沖床附件等，并有一定的價(jià)格競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)。例如：印度企業(yè)，正在快速發(fā)展各類沖床附件產(chǎn)品，各類卡盤、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、數(shù)控刀架，在價(jià)格方面與其他進(jìn)口商相比也有一定優(yōu)勢(shì)。 就沖床附件的品種而言，大部分品種國內(nèi)沖床附件企業(yè)都有，也基本屬于專業(yè)化生產(chǎn)，能夠滿足主機(jī)的需要。但是，隨著數(shù)控技 術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝的不斷應(yīng)用，國外新品種、新結(jié)構(gòu)數(shù)控沖床附件不斷出現(xiàn)，例如伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) (單軸高速數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)或兩軸聯(lián)動(dòng)高速可傾轉(zhuǎn)臺(tái) )已經(jīng)有幾家海外廠商在 cimt2020 中國國際機(jī)床展會(huì)上登場(chǎng)，完全改變了傳統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)原理，回轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。加工中心用角度轉(zhuǎn)換鏜銑頭、數(shù)控龍門銑床用 ac 軸雙擺動(dòng)數(shù)控銑頭 (包括機(jī)械式和伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式 )、為車銑中心配套的 b 軸或 b、 y 兩軸運(yùn)動(dòng)的銑鏜滾齒用數(shù)控銑頭，目前，國內(nèi)只有個(gè)別研究機(jī)構(gòu)或廠家處于研究階段，沒有形成生產(chǎn)能力，主機(jī)基本依賴進(jìn)口配套 。另外，高效數(shù)控沖床用動(dòng)力卡盤、刀桿的高速特性及夾持精度均比國南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 4 外有較大差距。 數(shù)控沖床附件產(chǎn)品的水平比起前幾年有一定提高。分度類數(shù)控附件、數(shù)控刀架、動(dòng)力卡盤等產(chǎn)品，規(guī)格及品種不斷完善，結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，主要性能和可靠性方面均有很大提高。目前，國產(chǎn)數(shù)控沖床附件應(yīng)該說能夠滿足中檔數(shù)控沖床的配套需要，但為某些高端水平數(shù)控沖床配套的沖床附件與國外相比仍有差距，主要差距的原因在于整體裝備制造能力、協(xié)作配套能力、企業(yè)自身技術(shù)改造能力不足。這也是目前我國產(chǎn)品水平較國外產(chǎn)品水平低的主要原因。 近幾年來，因市場(chǎng)訂單猛增， 新產(chǎn)品開發(fā)力度受到影響。從機(jī)床附件分會(huì)秘書處掌握的情況來看，行業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)主要集中在骨干企業(yè)。大多數(shù)行業(yè)企業(yè)在保證大量的市場(chǎng)訂單時(shí)，還應(yīng)更加注意技術(shù)儲(chǔ)備產(chǎn)品的研發(fā)工作，解決好訂單產(chǎn)品與新產(chǎn)品開發(fā)的矛盾。既要保當(dāng)前的市場(chǎng)，又要注意發(fā)展將來的市場(chǎng)競(jìng)爭能力。 我國 沖床 與國際水平的差距 近幾年，國產(chǎn)沖床總量增加很快，但市場(chǎng)占有率仍然不高 (尤其是數(shù)控沖床 )，目前高檔產(chǎn)品絕大部分依靠進(jìn)口，中檔產(chǎn)品市場(chǎng)中進(jìn)口產(chǎn)品也占有很大份額。從行業(yè)總體來看，產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭力不強(qiáng)。我國雖然是沖床制造大國，但還不是沖床制造強(qiáng)國。 主要差距是： 第一．技術(shù)創(chuàng)新能力不足 企業(yè)基礎(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)和新產(chǎn)品開發(fā)投入不足，直接影響了創(chuàng)新能力的提高。 自主開發(fā)產(chǎn)品的能力差，關(guān)鍵零部件依賴進(jìn)口，對(duì)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收、創(chuàng)新和提高工作不力。 科技人才不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，特別是缺乏技術(shù)帶頭人。存在科研與生產(chǎn)、設(shè)計(jì)與制造、新產(chǎn)品開發(fā)與用戶個(gè)性化需求三脫節(jié)現(xiàn)象，直接影響新產(chǎn)品的開發(fā)和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的提高。 第二．產(chǎn)業(yè)化水平不高 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理。主要是專業(yè)化水平不高；高檔產(chǎn)品開發(fā)緩慢，市場(chǎng)占有率低；中檔產(chǎn)品有一定產(chǎn)量，但競(jìng)爭力 不強(qiáng)；數(shù)控沖床功能部件發(fā)展滯后，嚴(yán)重制約國產(chǎn)數(shù)控沖床的發(fā)展。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 5 經(jīng)濟(jì)規(guī)模、生產(chǎn)效率與發(fā)達(dá)國家相比尚有較大差距。生產(chǎn)廠點(diǎn)過多，生產(chǎn)效率低，贏利能力差。 工藝裝備陳舊，基礎(chǔ)制造技術(shù)落后。行業(yè)裝備數(shù)控化率平均僅為 2～ 3％。原來生產(chǎn)普通沖床的設(shè)備用來批量生產(chǎn)數(shù)控沖床，在精度、效率和可靠件方面都難以滿足使用要求，阻礙了產(chǎn)業(yè)化水平的提高。 第三．綜合服務(wù)能力不強(qiáng) 服務(wù)體系不健全，全方位服務(wù)能力不強(qiáng)，在市場(chǎng)開拓、成套服務(wù)等方面尚有較大差距。國內(nèi)企業(yè)雖然已經(jīng)重視了服務(wù)問題，但普遍缺乏對(duì)用戶加工工藝的研究， 往往是在被動(dòng)應(yīng)付局面。企業(yè)國際市場(chǎng)的售后服務(wù)更為薄弱，絕大部分企業(yè)還不具備國際市場(chǎng)的開拓和服務(wù)能力。 舊的管理模式和管理機(jī)制不適應(yīng)現(xiàn)代服務(wù)體系要求，快速反映能力差，運(yùn)用信息化手段提高企業(yè)基礎(chǔ)管理能力尚有較大差距。 本文的主要研究內(nèi)容 利用 PLC 可以直接對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行位置和速度控制，無需增加定位模塊，節(jié)約成本。 PLC 的處理速度高，輸出脈沖的頻率也很高，而且指令也很簡單，在系統(tǒng)聯(lián)機(jī)的情況下也可方便地進(jìn)行所有指令的修改工作。 本系統(tǒng)通過觸摸屏進(jìn)行調(diào)節(jié)控制 ,使操作簡單 ,也減少了在運(yùn)行過程中的故障查找環(huán)節(jié)，大大提高了工作效率。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 6 第二章 沖床 自動(dòng)控制系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì) 沖床自動(dòng)控制系統(tǒng) 功能概述 本系統(tǒng)由 PLC 控制伺服驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角的精確控制，利用皮帶傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)水平方向的精確位移。通過人機(jī)界面上控制開關(guān)的選則，配備兩種工作方式，以供選擇。如自動(dòng)加工、點(diǎn)動(dòng)加工兩種工作方式，工作過程分別為： 自動(dòng)加工方式： 工作準(zhǔn)備 工作進(jìn)給 沖壓 剪切 直到加工完畢停機(jī)。 點(diǎn)動(dòng)加工方式：工作準(zhǔn)備 按一下動(dòng)作開關(guān) 工作進(jìn)給 沖壓 等待下一次動(dòng)作按鈕的按下。 初步確定 沖床自動(dòng)控制系統(tǒng) 的架構(gòu) 如圖 ，由人機(jī)界面將要 求加工的數(shù)據(jù)傳給 PLC，并將 PLC 傳送回來的信息顯示出來； PLC 作為核心控制器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算并發(fā)送指令脈沖給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器通過編碼線使伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)定位。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由齒輪傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，齒輪的傳動(dòng)比是 ，皮帶的傳動(dòng)比是 1/1，所以系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的總傳動(dòng)比是 。 伺 服電 機(jī)小 齒 輪大 齒 輪壓 輥 壓 輥壓 輥壓 輥沖 頭底 座伺 服 驅(qū) 動(dòng) 器西 門 子S 7 2 0 0觸 摸 屏P脈 沖 + 方 向動(dòng) 力 線 編 碼 線切 片傳 感 器3 . 5 / 1圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 7 如圖 ， 圖中的傳感器的作用是確定工件初始位置，系統(tǒng)初始化時(shí)，向伺服發(fā)送脈沖 ，當(dāng)傳送帶帶動(dòng)板材運(yùn)動(dòng)到傳感器位置時(shí)，令 PLC 重 新向伺服發(fā)送脈沖，脈沖距離為 L1。脈沖送完后，板材位置初始化完成。 其中 L1=200mm， L2=400mm。 L 1 L 2傳感器沖頭切片板 材 圖 板材的初始定位 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 8 第 三 章 沖床自動(dòng)控制 系統(tǒng)功能分析 沖床自動(dòng)控制 系統(tǒng)各部分功能分析 本系統(tǒng)的控制部分主要由 PLC、伺服模塊和人機(jī)界面組成。每個(gè)模塊的功能個(gè)不相同，下面對(duì)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行了簡要的分析。 PLC 功能分析 可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller,PLC），它 采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 本系統(tǒng)以 PLC 作為系統(tǒng)的核心控制器，完成系統(tǒng)所需的輸入輸出控制及內(nèi)部的邏輯運(yùn)算和信息傳遞。用 PLC 控制系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止、復(fù)位 、功能鍵的選擇、主要的伺服定位控制和沖頭與切片的動(dòng)作；經(jīng)過 PLC 內(nèi)部的數(shù)字處理與邏輯運(yùn)算，完成系統(tǒng)的順序動(dòng)作及其控制要求。 伺服模塊功能分析 伺服控制是指對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的有效控制，即對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的速度、位置、加速度進(jìn)行控制。 本系統(tǒng)的伺服模塊由伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電動(dòng)機(jī)和傳感器組成。 伺服模塊是整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)核心，主要完成系統(tǒng)中工件的精確定位，使系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)可靠性加強(qiáng)。 伺服驅(qū)動(dòng)器通過 PLC 外部輸出的脈沖頻率來確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過脈沖的個(gè)數(shù)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，使速度控制和位置控制都能達(dá)到系統(tǒng)所需的控制要求。 人機(jī)界面功能分析 人機(jī)界面（ Human Machine Interaction，簡稱 HMI），是系統(tǒng)和用戶進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。 人機(jī)界面在本系統(tǒng)中主要的功能是使系統(tǒng) 的操作變得簡單明了，數(shù)據(jù)的編南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 9 程變得容易，整體實(shí)現(xiàn)美觀化和人性化的設(shè)計(jì)。與 PLC 一起構(gòu)成系統(tǒng)的控制部分，節(jié)省 了 PLC 的輸入接口 ，完成與 PLC 的數(shù)據(jù)交換，將系統(tǒng)所需要顯示的內(nèi)顯示在界面上，讓用戶第一時(shí)間了解所需信息，并根據(jù)信息做出正確的 操作。 系統(tǒng)總體功能分析 如圖 所示， 本系統(tǒng) 主要由 PLC、人機(jī)界面、伺服系統(tǒng)、氣缸組成，主要完成的內(nèi)容是沖床加工的自動(dòng)控制，沖頭和切片采用氣缸沖壓方式，利用PLC 控制其電磁閥的吸合，完成沖頭、切片氣缸的伸縮，即完成