数控转塔冲床基础知识教材.docx
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数控转塔冲床基础知识教材
课程编码ZN-L
数控转塔冲床基础
知识介绍培训教程
冲床分厂技术部编辑
2012年6月
江苏亚威机床股份有限公司
专业职能类培训手册
前言
数控转塔冲床集机、电、液、气于一体化，是在板材上进行冲孔加工、浅
拉深成型的压力加工设备，其主体由电脑控制系统、机械或液压动力系统、伺
服送料机构、模具库、模具选择系统、外围编程系统等组成。
本文主要介绍了国内外数控转塔冲床现状及发展趋势并简要介绍了数控转
塔冲床的主体结构，对各分支结构的主要特点进行了分类介绍，对比了国内外
同行的结构并作了简单分析，希望能对初学者起到引导作用。
前言 ........................................................................................................................... 1
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专业职能类培训手册
第一章 数控转塔冲床的用途及应用行业...........................................................3
1.1 数控转塔冲床的定义 .......................................................................................3
1.2 数控转塔冲床的工艺用途...............................................................................3
1.3 数控冲床的应用行业 .......................................................................................3
1.4 数控转塔冲床行业发展现状...........................................................................3
1.4.1 市场需求 ................................................................................................3
1.4.2 国内外同行 ............................................................................................3
1.5 数控转塔冲床行业未来发展...........................................................................3
第二章 数控转塔冲床主要冲压结构及冲切原理 ..............................................3
2.1 数控转塔冲床的三种主要冲压结构 ..............................................................3
2.2 冲切原理及精度分析 .......................................................................................3
2.3 数控转塔冲床的主要技术参数指标组成......................................................3
第三章 数控转塔冲床的主要结构 .......................................................................3
3.1 机架 .................................................................................................................... 3
3.2 横梁 .................................................................................................................... 3
3.3 转盘 .................................................................................................................... 3
3.4 旋转模位............................................................................................................3
3.5 夹钳 .................................................................................................................... 3
3.6 数控转塔冲床的安全防护系统 ......................................................................3
3.6.1 脱模检测装置........................................................................................3
3.6.2 夹钳脱料检测装置 ...............................................................................3
3.6.3 护罩及活动工作台联锁安全装置.......................................................3
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3.6.4 夹钳死区保护装置 ...............................................................................3
3.6.5 板料过度变形检测装置 .......................................................................3
3.7 数控转塔驱动方式 ...........................................................................................3
3.8 数控转塔冲床的送料系统..............................................................................3
3.8.1 滚珠丝杆传动特点 ...............................................................................3
3.8.2 齿轮齿条特点........................................................................................3
3.9 数控转塔冲床工作台 .......................................................................................3
3.10 数控转塔冲床数控操作系统 ........................................................................3
3.11 数控转塔冲床液压系统类型 ........................................................................3
3.12 数控转塔冲床机型代号含义 ........................................................................3
第四章 数控转塔冲床的模具 ...............................................................................3
4.1 数控转塔冲床模具按功能可分为：
..............................................................3
4.2 模具按结构划分：
...........................................................................................3
4.3 模具冲头结构划分：
...............................................................................3
4.4 模具材料特性：
...............................................................................................3
4.5 模具间隙的选择：
...........................................................................................3
4.6 模具订购三要素 ...............................................................................................3
4.7 模具的刃磨注意事项 .......................................................................................3
第一章 数控转塔冲床的用途及应用行业
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专业职能类培训手册
学习要求：
了解数控转塔冲床的基本概念，了解数控转塔冲床的工艺用途
主要生产厂家。
1.1 数控转塔冲床的定义
数控转塔冲床于 1955 年由美国威德曼公司在 1955 年正式推出，对钣金事
业提到了新的发展高度。
早期对于较大尺寸规格的薄板加工，一般采取人工划
线钻床打孔或震动剪孔。
对加工孔的尺寸精度要求较高的企业，会特殊定购多
台大吨位的深喉口冲床配套冲压模具来实现各种对应的定位和冲压加工，严重
制约了加工范围及加工精度。
数控冲床可以按照加工的形状及位置，自动更换模具、自动精确送料并完
成加工，加工效率和加工精度与普通的深喉口冲床都有明显的区别。
在薄板加工的现代工艺中，数控冲床是一项关键的重要加工设备。
对于薄
板（厚度在 0.5－6.35 之间）的冲孔及浅拉伸（拉伸后的凸出高度 A、B 工位
6.35，C、D 工位 9.27 以内的）的加工，不论是大小规格的板材，都可以按程
序一次加工达到要求。
1.2 数控转塔冲床的工艺用途
数控转塔冲床的主要工艺用途是冲孔、浅拉伸、压印。
浅拉伸功能冲圆凸台、孔周翻边、冲百页窗、桥形孔、敲落孔、步冲百页
窗、步冲压筋、滚筋、滚剪、滚台阶、冲铰链（2 模组合、3 次冲压）。
压印功能打标、冲压标记、字符、刻印。
1.3 数控冲床的应用行业
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数控冲床主要广泛应用于电气箱柜（高低压开关、电气、电力、电子设备
行业）、机床护罩钣金行业、电梯、铁路机车、汽车箱体、纺织机械、厨房设备、
洗涤设备、集装箱、金属结构、金属制品、供热、照明、空调、冰柜等家电行
业、太阳能热水器行业、仓储设备、轻工配件、五金制作、墙幕制作、装饰行
业等
1.4 数控转塔冲床行业发展现状
1.4.1 市场需求
目前数控转塔冲床的使用价值已被市场广泛认可。
市场需求呈现逐步增长
的势头，尤其国内市场的需求正在加速增长。
近年来国内的年需求均已达到
2000 台以上，市场需求明显进入快速增长期
1.4.2 国内外同行
目前国内生产数控转塔冲床的其他厂家主要有：
金方圆、扬力、济南捷迈、
广东梁发记、台湾的台历福、黄石合资的 LVD；还有产量较少的徐州锻压、无
锡锻压、中龙精机、济南汇力、广东大同、丹阳沃得精机等厂家。
国外先进公司生产数控转塔冲床主要是日本天田，村田的产品，还有芬兰
的芬宝，德国通快。
国外同行由于起步早，发展较快，目前已经逐步淘汰传统
液压系统，采用更加节能环保的机械伺服冲压系统。
1.5 数控转塔冲床行业未来发展
随着时代发展及技术水平的提高，钣金加工手段也不仅局限与冲床，近年
来数控激光切割机逐步开始崭露头角，行业内也担心激光高速发展会制约冲床
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未来发展，下面我们来分析下两种产品的各自特点：
数控转塔冲床主要特点是可进行复杂的成形加工，更适用于对板材成形要
求较高的企业，如电子设备行业，机床护罩钣金行业，门业等。
加工效率相似
的数控冲床与激光相比整机价格只有其三分之一左右，且后续维护保养成本低
廉，性价比高。
数控冲床模具冲压的使用成本相对于激光切割机消耗氮气或氧
气要低很多。
激光的主要优势是能够加工各种小间距不规则外形零件，不受模具大小限
制，也无需频繁更换模具，速度较快。
相对数控冲床可以加工较厚板材。
思考题：
1. 数控转塔冲床的工艺用途有哪些？
2. 数控转塔冲床的应用范围？
3. 数控转塔冲床的主要生产厂家？
4. 数控转塔冲床与数控激光切割机的优缺点对比？
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第二章 数控转塔冲床主要冲压结构及冲切原理
学习要求：
了解数控转塔冲床的几种冲压类型，了解数控转塔冲床的冲切过程
了解数控转塔冲床的主要技术参数指标。
2.1 数控转塔冲床的三种主要冲压结构
飞轮、曲轴、连杆的传统结构的机械冲压主传动，其优点在于结构简单、
维护、维修方便、使用寿命长、成本低，缺点是效率低、冲压运动不能调节，
冲压工艺应用功能少、冲压时噪音大、能耗高。
高速液压主传动的优点是可根据不同的冲压工艺选择不同的冲压运动模式、
节能、高效、可以全冲程满负荷高速冲压，缺点是控制结构复杂、同等寿命的
使用维护成本较高。
机械伺服冲压主传动的优点是高效、节能环保、低噪音、可根据不同的冲
压工艺选择不同的冲压运动模式、维护简便、维护成本低，缺点是结构成本较
高。
2.2 冲切原理及精度分析
冲切过程主要挤压、变形、拉裂、分离
上下模同心度影响刃口间隙及模具寿命，目前公司通过高精度校模工装将
上下模同心度误差控制在 0.02mm 之内
冲切力的记算
所需加工圧力
（kN）＝模具外周尺寸（mm）×板厚（mm）×抗拉强度（kN/mm2）
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（tonf）＝模具外周尺寸（mm）×板厚（mm）×抗拉强度（kgf/mm2）／1000
抗拉强度值如下（已含 30％安全系数，以下均按抗拉强度计算，实际应该
采用剪切强度）软铝：
0.196kN/mm2（20kgf/mm2）
硬铝：
0.490kN/mm2（50kgf/mm2）
碳钢：
0.490kN/mm2（50kgf/mm2）
不锈钢：
0.735kN/mm2（75kgf/mm2）
2.3 数控转塔冲床的主要技术参数指标组成
冲压公称吨位
HPH、HPI、HPQ、HPC、HIQ 标准冲压力均为 30t,HPH 可选配 50t 机型
冲头速度频次
HPH 冲频 600 次/min，HPI 冲频 1000 次/min，HPQ 冲频 1750 次
/min，HPC 冲频 3800 次/min，HIQ 冲频 1500 次/min
1mm 步距、6mm 冲程工作速度频次
HPH 冲频 320 次/min，HPI 冲频 530 次/min，HPQ 冲频 690 次/min，HPC
冲频 700 次/min，HIQ 冲频 750 次/min
25.4mm 步距、6mm 冲程工作速度频次
HPH 冲频 230 次/min，HPI 冲频 295 次/min，HPQ 冲频 330 次/min，HPC
冲频 350 次/min，HIQ 冲频 350 次/min
X、Y 轴一次送料行程
X 轴一次最大送料行程 2500mm， Y 轴一次最大送料行程 1250mm
最大送料速度 102m/min
转塔模位数、旋转模位规格和数量
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各机型标配转盘有 26、30、36、40、56 工位。
其中 26、36 标配两只 B 工
位旋转工位，30 标配六只 D 工位旋转工位,40 标配两只 D 工位旋转工位, 56 标
配两只 B/D 工位旋转工位
冲孔精度毛刷工作台±0.15,钢球工作台±0.1
最大加工孔径φ88.9mm
转盘最大转速30r/min
思考题：
1 数控转塔冲床有哪些冲压结构？
2.数控转塔冲床的技术参数指标？
3.数控转塔冲床的冲切力的计算？
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第三章 数控转塔冲床的主要结构
学习要求：
了解数控转塔冲床的主要组成结构，了解数控转塔冲床各结构细分类型
3.1 机架
机架是机床各部件的载体，主要分为分闭式、开式两种，均为钢板焊接结
构。
闭式机架结构紧凑、稳定、强度刚性高；
开式机架操作开放性好、加工方便但对焊接结构及焊接应力时校处理要求
高
亚威数控转塔冲床的机架完成焊接后进行高温回火去除内应力，进口的西
班牙 DANOBAT（丹诺巴特）4 轴大型加工中心上，一次装夹完成重要表面的
高精度加工, 保证机床主体性能的稳定。
3.2 横梁
横梁是传动部件中最重要一环，送料精度控制的基体。
X 轴的丝杠、电机、直线导轨和夹持板料的夹钳、固定夹钳的 X 轴溜板等
零部件均安装在横梁上。
横梁要求有足够的刚性和尽量小的运动惯性，避免 Y 轴驱动负载过大，降
低速度。
其结构的合理与否直接影响送料精度和速度以及机床的稳定性，技术
要求较高。
3.3 转盘
转塔也是机床的核心部件之一，其精度直接影响到模具工作定位精度，从
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而影响到机床加工精度和模具使用寿命。
主要分为转塔分薄转塔和厚转塔两种。
薄转塔成本低、刚性低、导向性能差、普通炭钢材质加工变形大。
厚转塔刚度高、导向性能好、能吸收工作震动、高级合金铸铁材质精度稳
定性高，模具高速步冲、偏载加工的使用寿命长，使用变形小，目前亚威公司
采用的厚转塔结构，上转盘 100mm，下转盘 90mm。
3.4 旋转模位
客户产品复杂多变，要求越来越高，数控转塔冲床转盘必须配备旋转模位
来满足客户需求。
旋转模位上的模具可按要求旋转到任意需要的角度，冲压所
需的切边角度。
在使用滚轮模具加工时，配合送料系统，实时调整滚动方向角
度，按照系统设定的滚压路径运行。
旋转刀具类型可划分为：
常啮合结构形式，该结构优点是精度高，工位不易跑偏，但是扩展性较差。
分体式旋转结构，在实际使用时通过驱动装置啮合工作，该结构对装配及
加工精度要求较高，但是扩展性很好，比如芬宝公司转塔有数十个旋转工位，
便是采用此种结构。
3.5 夹钳
夹钳是夹持板料进行自动精确送料加工的重要部件。
为了保证送料精度和
速度，夹钳需要有足够的强度与整体安装刚度，同时夹钳的自身重量也要尽可
能的轻。
目前夹钳主要按结构功能可分为下列几项：
夹钳的浮动功能，作用主要是应对板材适量变形引起的夹钳口高度变化，
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型式分为：
摆动式夹钳的重量轻、使用寿命长、浮动灵敏。
平动式夹钳的钳口在上下浮动时 Y 方向的尺寸理论上保持不变。
夹钳夹紧功能，作用主要是夹紧板材，型式分为：
液压夹紧，维护不便，夹紧力较大，不易脱料。
气动夹紧，节能环保，安装方便。
夹钳位置的调整功能，作用主要是移动夹钳到指定位置，型式分为：
数控转塔冲床使用中对于不同的工件板材，需要前移动和调整夹钳的位置
和间距。
手动夹钳，调整时扳动把手松开锁紧装置，推动夹钳到所需位置，再扳紧
把手完成调整。
自动夹钳，调整时在加工程序中设定各夹钳的位置，由机床在夹板前自动
将各夹钳调整到所需的位置，精确又快捷。
3.6 数控转塔冲床的安全防护系统
数控转塔冲床属于高速度、高精度、高自动化的现代钣金加工设备。
为了
确保自动化的高效加工的可靠性，以及保证设备运行时操作人员的安全和设备
的安全。
数控转塔冲床具有一系列的安全防护装置，由此组成了安全防护系统。
主要包含：
脱模检测装置、夹钳脱料检测装置、护罩联锁安全装置、活动工作
台联锁安全装置、夹钳死区保护装置、夹钳撞料及板料过度变形检测装置等。
3.6.1 脱模检测装置
冲模在高速连续冲压加工的过程中，偶尔会发生上模卡在板料中不能顺利
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及时复位的现象。
如机床继续进行下一步的动作，就可能发生或撞料、或带料、
或夹钳撞模具等安全事故，脱模检测装置能够对上模的及时复位进行有效的监
测，如果检测到上模在冲压后未能及时复位，该装置即会触发系统的停机报警。
从而可以避免发生后续的安全事故。
3.6.2 夹钳脱料检测装置
夹钳夹持板料进行连续冲压加工的过程中，可能发生废料反弹等现象引起
的板料被卡住的情况，如果夹钳继续回拉板料时就会发生板料被拉脱掉一个夹
钳或全部的夹钳。
夹钳脱料后如果机床继续下一步的工作就会发生或撞料、或
错误位置冲压等事故。
夹钳脱料检测装置能够对夹钳脱料现象进行有效的监测，
一但发生，该装置即会触发系统的停机报警。
从而可以避免发生后续的安全事
故。
3.6.3 护罩及活动工作台联锁安全装置
机床在自动加工的过程中，如果护罩或活动工作台被人打开进去操作，就
有可能发生人身伤害事故。
因此机床的活动护罩和活动工作台都带有联锁安全
装置。
如果在机床自动加工过程中，人为打开护罩或拉开活动工作台，联锁装
置即会触发系统的停机报警。
从而可以避免发生后续的安全事故。
3.6.4 夹钳死区保护装置
夹钳夹持板料部位或附近位置（称为夹钳死区），可能有必需的冲压加工，
如果没有相应的保护措施，加工时模具会冲压到夹钳，导致模具或夹钳的部分
损坏。
夹钳死区保护装置，就是针对这一情况配备的自动保护设施，该装置通
过一组感应开关（大小规格不同的模具对应不同的感应开关），在机床自动加工
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的过程中，当夹钳进入死区、并有冲压指令时，保护装置即会触发系统的停机
报警。
从而可以避免发生后续的安全事故。
3.6.5 板料过度变形检测装置
夹钳夹持板料进行连续冲压加工的过程中，可能发生废料反弹等现象引起
的板料被卡住的情况，接下来如果夹钳继续推送板料时就会发生板料被顶弯变
形的撞料事
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