精密高速伺服数控冲床的结构设计

空调翅片是空调换热器的散热器，起到空气对流换热的作用。空调热交换器是家用空调的关键部件，而空气 -调节翅片是换热器的主要部件，它们的成型质量，膨胀后的形状和尺寸。它对热交换器的热交换效率和制造成本有很大影响。随着迅速空调行业生产的发展，空调翅片正朝着减薄，高强度，高热交换的方向发展，对空调翅片质量的要求越来越高，更高。空调翅片的生产过程复杂，大多数都采用多工位级进模冲压，多工位级进模冲压需要冲孔。

  传统的机械冲孔机具有成本低，可靠性高的优点。传统的异步电动机用作动力源，滑块速度是刚性输出，速度曲线不能控制，缺乏灵活性，难以满足柔性制造的要求。交流伺服电机驱动是成型设备发展的新方向。由计算机控制的交流伺服电机驱动，通过螺钉，曲柄连杆，肘节或其他机构将电动机的旋转运动转换成滑块所需的线性运动。伺服电机驱动的冲床已经证明了传统的优越性机械冲孔机在实际应用中。由于它将伺服电机直接连接到执行器并推动滑块工作，因此它具有较短的驱动链和简单的结构，这使得冲头驱动高效率高，精度高，具有很大的发展前景。伺服电机的无级调速功能使伺服电机驱动的冲头也灵活，智能，工作性能和工艺适应性大大提高。

  为了能够高速冲压出具有一定精度的空调翅片，本文拟设计一种采用伺服电机代替传统异步电动机作为动力源的数控冲床。用于冲压，没有飞轮机构作为储能机构。

  1冲压机的整体设计和主要参数的确定

  1.1Punch主机整体设计

  本文设计的精密高速伺服自动数控冲床专门用于空调翅片冲裁。作为精密机械产品，精密高速冲床用于加工翅片严格要求每个组件的性能，操作稳定性和准确性。根据空调翅片成形过程中的不同工艺流程，精密高速伺服的结构自动数控冲床分为放卷和放料装置，油浸和牵引装置，主机，抽吸装置和收集装置。主要部分是特殊打孔的关键部分对于翅片，包括床的结构，传动系统的一部分，关闭高度调节机构的一部分和液压系统的一部分。

  床的结构是整个冲头的框架，其用于支撑整个冲头。本文设计的冲头适用于多工位级进模的冲压。床应承受很大的冲击力冲孔时，床应具有一定的刚性。合理的床身结构形状和尺寸是确保床身刚性的因素之一，铸造工艺对于形状和尺寸有很大的设计选择。铸造。由于球墨铸铁具有良好的强度，韧性，可加工性和低制造成本的优点，本文采用球墨铸铁铸造床结构。

  空调翅片的压制成型包括拉伸，冲孔，翻边和修边的步骤。钻孔是必不可少的过程，并且破裂是在板材的拉伸过程中更常见的成形缺陷。

  在成形工艺条件基本相同的情况下，拉制速度是导致破裂缺陷的不可忽略的因素。当拉丝速度超过纸张的允许速度时，纸张将会打破。在打孔滑块操作的一个循环中，循环包括拉动和打孔时间。为了提高压力机的工作效率，必须减小滑块的操作周期。拉动时间不是受限于在实际拉动过程中翅片移动速度不能太快的原因。拉伸只是整个冲压过程的一部分，其余的冲压过程可以适当减少。因此，通过减小按压时间可以缩短周期，从而驱动滑块的曲轴运动的速度在一个旋转周期内改变，即，电动机需要及时移动。传输系统是一种机制，可将电机的旋转通过传动链转换为滑块，上下滑动。传统的传动系统采用普通的异步电动机作为动力源，并依赖于此飞轮储能器提供的瞬时冲击力，以完成冲压动作。由于存在恒速电动机和大惯性飞轮，因此可以输出的运动特性也是如此决心。如果要改变运动特性，则必须改变机械结构和尺寸，这是昂贵且耗时的，有时甚至不可能实现。本文设计的驱动系统使用了伺服电机作为动力源。无需使用飞轮，电机只在运行过程中旋转，可以节省整个冲头的能耗，减少振动;所需的工作压力通过改变控制程序可以很容易地获得压力机，而不需要改变冲压机曲线的机械结构，以满足不同的材料和冲压工艺要求。

  为了便于模具的安装和拆卸，可以方便地调节冲孔机的闭合高度。为此，设计了一套可调节的闭合高度调节机构直接由伺服电机无需人工手动操作，调整冲床上床的高度。

  为了防止模具力在高速冲压过程中由于振动而难以平衡和稳定地施加，并且为了防止冲压的反作用力损坏床，本文提出建立一个液压系统通过4个冲孔机体。在顶点上设置液压缸以平衡力，缓冲保护和模具更换。

  1.2冲床的主要参数

  合理选择压机的工作参数可以降低能耗并节省成本。根据冲压空调翅片的实际生产需要，冲头的标称力设计在此纸张为1250 KN，标称行程为3 mm，滑块行程为40 mm。对于采用多工位级进模的冲床，最大模具高度为320 mm，工作台尺寸为1700 mm×1400 mm×150 mm，具体取决于模具框架尺寸。

2打孔主机结构设计

  2.1冲床结构

  根据床的结构，压力机分为开式压力机和闭式压力机。开放式床的工作区域三面开放，操作空间大，但床的刚性差，冲头会在工作载荷下产生角度变形，影响精度;封闭式压力机左右两侧封闭，形状由一个框架组成，刚性好，压力机高精确。本文设计的压力机应用于高精度空调鳍片多工位级进模的冲压，床身采用封闭式结构。

  当冲头滑块接近下死点时，滑块的冲压力的反作用力达到最大值，床的上下床受到F1a，F1b，F2和F3的作用力，分别。如果此时滑块的力不平衡，则整个床受到额外的扭矩Ma1，Ma2和Mb。冲头的侧支撑结构不仅承受垂直力而且承受力弯曲力矩，而中空槽部分在相同材料下具有较大的抗弯刚度，因此侧框架采用中空槽部分。结构体。侧框架由支柱部分和梁部分组成。

  梁部分增加了整个框架的刚性，并且轨道安装在每个柱部分中。整个侧架整体铸造，便于导轨的安装和定位，同时也确保导轨之间的平行度。侧框架和上下床形成整个床结构。下床是盒子形状，盒子内的肋条可以增加盒子的刚性，所以下床设计为带肋骨的箱形结构。

  2.2传输系统

  驱动系统最终将电动机的旋转转换成滑块的线性运动。滑块的线性运动可以通过曲轴和连杆实现。运动过程中的力量曲轴和连杆如图5所示。曲轴以一定的扭矩从点1旋转到点2。力量分别为F1和F2。 Sp是标称压力冲程。 F1的组件F1v和F2v垂直方向上的F2和F2是驱动滑块向下移动的力。在曲轴从点1转到点2的过程中，连杆与中心线之间的角度减小，因此连杆在垂直方向上施加的力越来越大，并且部件的力指向O.距离越来越小，曲轴的扭矩不会改变。

  计算出F2v / F1v = 1.86，即，在该过程中驱动滑块向下移动的力越来越大。

  曲轴的旋转可以由伺服电机直接驱动。由于曲轴所需的实际转速小于伺服电机的额定转速，因此冲头的额定力是虽然曲轴连杆机构可以增加滑块向下运动时的冲压力，但伺服电机可以正常驱动。在曲轴旋转中，减速增强机构是在伺服电机和曲轴之间设计，使冲头正常工作。

  3液压系统

  当冲头的滑块压下冲压部件时，滑块将受到冲头的反作用力。反作用力是一个瞬间力，它会对机架产生很大的冲击力，而不是有利于床架的稳定性。这不利于床架的稳定性。为此，本文设计了一种液压系统作为柔性缓冲机构，以避免在此期间产生的反作用力由于刚性连接，冲压直接作用在上床上。气缸体固定在冲床的上板上，推杆和上床固定在一起。当冲床工作时，导向螺杆向上床提供向上的力，气缸向上体提供向下的力，并且气缸用于平衡向下按压滑块期间的压力，并且反应是当滑块在下死点被打孔时抵消。当力受到冲击时，气缸充当缓冲器。当更换模具时，圆筒推动上体向下移动。

  需要控制三种类型的气缸推杆运动，即推出，收缩和停止，因此三位四通电磁换向阀对应于三种类型的气缸。当左和换向阀的右侧位置分别连接，油泵分别打开缸体的上腔室和下腔室，从而驱动缸体推杆向下和向上移动分别。当连接换向阀的中间时，此时的冲压工作，当接收到压力反作用力时，可承受的压力由连接到其上的溢流阀控制。气缸上腔。此时油泵不需要向气缸供油，也不需要操作油泵。当油缸由于漏油需要补充油时，左侧打开换向阀，需要启动油泵以补充气缸的上腔。因此，伺服油泵用于随时转动油以节省能源。

  4。结论

  1.床采用封闭球墨铸铁结构，确保床的精度，提高床的刚性;侧架采用中空槽结构，大大提高了床的刚性;较低的床的设计采用带肋的箱形结构，以增加刚度。

  2，驱动系统采用伺服电机，使冲头滑块的行程曲线更符合翅片拉拔工艺和冲压翅片整个加工过程的要求;齿轮增压机构是采用使伺服电机能承受更大的冲压力;四个冲压连杆使滑块更加平衡。

  3.设计了由伺服电机，调节螺杆和气缸组成的闭合高度调节系统。伺服电机和调节螺丝控制上床的位置，气缸提供驱动力调整高度时移动上层床。此过程不需要手动操作。 。

  4.设计的液压系统可以更均匀地按压滑块。当滑块受到下死点的反作用力时，它可以提供过载保护;当模具更换时，提供一个上身有向上的力量。