数控冲床的钣金加工
【摘要】随着计算机和微电子技术的日益成熟，推动了我国数控技术的发展，国产数控系统相继开发成功，使我国数控机床在性能上、品质上得到了保障。由于数控机床有着对工件改型的适应性强、提高生产率、加工精度高等特点，因此数控技术在钣金机床上得到了广泛应用，它解决了钣金加工中存在的批量大、形状复杂、零件精度高等问题。数控钣金机床在生产中的应用大大提高了钣金加工能力、使钣金件在质量上、产量上得到保证，同时也大大的降低了工人的劳动强度。
【关键词】数控冲床 钣金加工 冲压 1 数控冲床的钣金加工
数控冲床是数字控制冲床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使冲床动作并加工零件[1]。数控冲床可用于各类金属薄板零件加工，可以一次性自动完成多种复杂孔型和浅拉深成型加工，（按要求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，也可进行特殊工艺加工，如百叶窗、浅拉伸、沉孔、翻边孔、加强筋、压印等）。通过简单的模具组合,相对于传统冲压而言,节省了大量的模具费用,可以使用低成本和短周期加工小批量、多样化的产品,具有较大的加工范围与加工能力,从而及时适应市场与产品的变化。 1.1 数控冲床的加工方式
(1)单冲：单次完成冲孔，包括圆周分布、圆弧分布、直线分布、栅格孔的冲压。 (2)多方向的连续冲裁：使用小模具加工大孔的加工方式。 (3)单次成形：按模具形状一次浅拉深成型的加工方式。
(4)同方向的连续冲裁：使用长方形模具部分重叠加工的方式,可以进行加工切边、长型孔等。
(5)蚕食：使用小圆模以较小的步距进行连续冲制弧形的加工方式。 (6)阵列成形：在大板上加工多件不同或相同的工件加工方式。
(7)连续成形：成型比模具尺寸大的成型加工方式，如滚台阶、滚筋、大尺寸百叶窗等加工方式。 1.2 数控冲床特点
数控冲床的操作和监控全部在数控单元中完成，它是数控冲床的大脑。与普通冲床相比，数控冲床有如下特点：冲床自动化程度高，可以减轻劳动强度；加工零件改变时，一般只需
要更改数控程序，可节省生产准备时间；加工精度高，具有稳定的加工质量；对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高；冲床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高[2]；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件可做剪切成形等。
2数控加工工艺的制定
2.1阅读零件图纸
充分了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等。
2.2工艺分析
根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等。
2.3制定工艺
根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息——如：加工工艺路线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡。
2.4数控编程
根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程。
2.5程序传输
将编写好的程序通过传输接口，输入到数控机床的数控装置中。调整好机床并调用该程序后，就可以加工出符合图纸要求的零件。
3数冲加工常见问题及处理方法 3.1 压伤
引起压伤的原因有刀具带料有磁性、刀具有杂物、程序不合理、刀具干涉、刀盘转塔中有杂物、刀具的间隙等。处理的方法有：检查刀具上下模是否有铁屑杂物，如存在铁屑杂物可用碎布清理干净；根据板材厚度选择合适下模间隙，长时间在用刀具和研磨过的刀具都要退磁；来料表面有杂物，用碎布和气枪清理干净；组合刀具冲切方孔时，选用最合适的相近刀具。
3.2 划伤
引起划伤的原因：模具划伤、人员上下料摆放有划伤、来料不良有划伤[3]。处理的方法有：调整刀盘里的毛刷，厚板要用硬毛刷，特殊成型刀具下模较高，要把毛刷抬高；来料不良的有拉丝、烤漆、划伤拒收，根据烤漆位置及划伤的严重性，再决定是否采用；锉毛刺不
准把工件垒在一起，工件不准在纸板上拖动；上下料时，两人必须同时垂直抬起，垂直放下。
3.3 变形
引起变形的原因：制程变形、模具相隔太近有干涉、模具下模过矮、冲切位置与夹爪太近[4]。处理方法：（1）冲制网孔尽量用多孔刀或改川普加工，冲制时从外到内加工，隔行加工。整板下料分两次加工，先加工夹爪边的，然后把材料转180°加工剩余部分；改变加工顺序先切边再冲网孔。(2)二次加工尽量少装内圈A工站，冲切位置与夹爪位置保持一定距离，夹爪高度不宜过高或低，要与毛刷平齐。(3)下模加高，较高下模的刀具尽量远离其它的模具安装，不能把两个高的下模装在一起，两特殊成型相隔很远会有干涉，要考虑先冲好一把刀和避位位模。
4 数控冲床技术的发展趋势
随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展[5]。整体数控加工技术向着CIMS（计算机集成制造系统）方向发展。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，目前，世界上数控技术及其装备发展的趋势主要有以下几个方面：
4.1高速切削
高速加工技术是自上个世纪80年代发展起来的一项高新技术，其研究应用的一个重要目标是缩短加工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品的高精度和高质量。由于不同加工工艺和工件材料有不同的切削速度范围，因而很难就高速加工给出一个确切的定义。目前，一般的理解为切削速度达到普通加工切削速度的5～10倍即可认为是高速加工。
4.2高精加工
高精加工是高速加工技术与数控机床的广泛应用结果。以前汽车零件的加工精度要求在0.01mm数量级，现在随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.1μm ，加工精度进入了亚微米世界。
4.3复合化加工
机床的复合化加工是通过增加机床的功能，减少工件加工过程中的多次装夹、重新定位、对刀等辅助工艺时间，来提高机床利用率
4.4控制智能化
数控技术智能化程度不断提高，体现在加工过程自适应控制技术、加工参数的智能优化与选择、故障自诊断功能和智能化交流伺服驱动装置四个方面。专家系统：先是采集领域专
家的知识，然后将知识分解为事实与规则，存储于知识库中，通过推理作出决策。模糊推理：模糊推理又称模糊逻辑，它是依靠模糊集和模糊逻辑模型进行多个因素的综合考虑，采用关系矩阵算法模型、隶属度函数、加权、约束等方法，处理模糊的、不完全的乃至相互矛盾的信息。人工神经网络：神经网络是人脑部分功能的某些抽象、简化与模拟，由数量巨大的以神经元为主的处理单元互连构成，通过神经元的相互作用来实现信息处理。
4.5互联网络化
网络功能正逐渐成为现代数控机床、数控系统的特征之一。诸如现代数控机床的远程故障诊断、远程状态监控、远程加工信息共享、远程操作（危险环境的加工）、远程培训等都是以网络功能为基础的。
结束语
(1)采用数控冲床加工，．冲压零件的外形尺寸，精度、粗糙度、都完全符合设计要求，加工效率高且不需要模具。激光切割作为一种成熟的加工手段对薄板型零件的生产有很大的发展空间。
(2)绘图的准确性与首件切割完之后的调试工作非常重要。通过工艺编制前调试掌握激光加工偏差。
(3)坯料的材料均匀度及杂质对加工出来的产品影响较大。激光加工粗糙度、切割速度、气体消耗量与料厚的关系为：切面粗糙度与料厚成正比，切割速度与料厚大致成反比，耗气量与料厚增量的平方成正比。
参考资料：
[1]马明勋,王昆仑.数控冲床微联接加工工艺在钣金制造中的应用[J]机械工程师, 2001,(12):47-48 [2]谈筱瑜.数控冲床加工工艺的改进 [J].制造技术与机床,2003,(01):69-71 [3]李伟; 李佳.数控冲剪复合机床在钣金加工工艺中的应用 [J].科技资讯 ,2007,(17):80 [4] 马明勋,王昆仑.数控冲床微联接加工工艺在钣金制造中的应用[J].机械工程师,2001,(12):47-48 [5] 熊清平.数控系统技术的发展趋势 [J].机电工程技术,2004,(9):95-98
