针对板材冲压件加工量大，目前多采用手工送料，既满足不了其生产要求，又易发生人身事故。我们研制了高速全自动数控冲床，它能自动完成对整体板料的上料、送料、排料及排网状废料的全过程。

2　全自动数控冲床结构及工作原理

全自动数控冲床由机床本体、上料装置、送料装置、排网状废料装置、控制硬件和控制软件五大部分组成，如图1所示。

1.上料装置　2.机床本体　3.两坐标工作台
4.排网状废料装置　5.控制柜
图1　全自动数控冲床布局简图

机床本体是国内拥有量很大的深喉式200kN曲轴压力机。曲轴式压力机的工作原理是控制离合器的吸合动作来控制滑块也即上模的单次或连续往复运动，实现对板料的冲压加工，控制制动器实现压力机工作机构的停止。送料动作一般是由手工或间隙式机械机构完成［1］。

全自动数控冲床的曲轴式压力机的冲压原理不变。不同的是利用计算机控制滑块的往复，即上冲模往复动作的起停和被加工板料的规则X、Y向进给送料运动，并能使这两个动作协调，即实现冲压与送料动作的同步控制。

全自动冲压加工中，两坐标工作台是关键的机械部件之一，工作台的惯性限制着工作台的送料速度和加速度。为提高工作台的送料速度，在设计时可能减小工作台的惯性。

在冲压加工过程中，X轴送料比Y轴频繁，即X轴送料次数为板料一排所冲工件个数时，Y轴才送料一次。因此设计工作台时，采用X轴在上，Y轴在下，这样工作台沿X方向送料时，X方向电机只通过丝杠带动较轻的夹钳拖板沿上导轨作X向运动。Y方向送料时，Y方向电机通过丝杠带动较重由上导轨、上电机、上丝杠和夹嵌拖板组成的机构沿下导轨作Y向运动。故能提供快捷及安全的送料过程。图2为两坐标工作台结构图。

1.Y轴丝杠右轴承支座　2.夹钳　3.夹紧气缸　4.X轴导轨　5.夹钳固定板　6.X轴螺母　7.夹钳托板　8.Y轴丝杠　9.Y轴丝杠左轴承支座　10.Y轴联轴器　11.Y轴步进电机　12.Y轴导轨支撑架　13.Y轴螺母　14.基座　15.X轴步进电机　16.X轴联轴器　17.X轴丝杠后轴承支座　18.Y轴后导轨　19.X轴丝杠　20.Y轴前导轨　21.X轴丝杠前轴承支座
图2　两坐标工作台结构图

夹钳托板是夹持工件作X、Y轴运动部件，为减轻其重量，选用硬铝作为夹钳拖板支架，且结构尽量简单紧凑。夹钳托板上用两个气缸完成对工件的夹持，其结构如图2所示。为了保证可靠的夹紧，钳口面采用网纹状增大摩擦。

上料装置是将工件板料送到工作台夹钳拖板上的装置(见图1)。冲压前或冲压过程中将所冲的板料堆放在上料装置的堆料台上，而将板料送到工作台夹钳拖板上是由上料装置自动完成的。其过程为：垂直气缸下移，通过四个真空吸盘把堆料台上最上面的一张板料吸起来，然后垂直气缸上移，上移到一定高度，水平气缸右移，移到一定位置停止等待，当前一张板料冲压加工完后，工作台回到零位，垂直油缸下移，将工件板料放在工作台夹钳拖板上，夹嵌拖板上的夹紧汽缸将其夹紧。

当一张板料冲压加工完后，夹钳拖板上剩下的是网状废料，因网状废料的连接处仅为搭边，最小为1.5mm左右，这样其连接强度弱，如何安全地排走将是冲床能否连续冲压的关键。

排网状废料装置采用辊式排料装置，它是由上下两个为一组的辊子把料夹住，利用磨擦力，通过辊子作旋转运动而将网状废料排走的装置，如图3所示。

图3　辊式排网状废料原理图

辊式排料机构采用三相异步电机驱动固定的下辊，上辊在一气缸的驱动下，可夹紧和分离网状板料。辊子的表面作滚花处理或钢球喷丸处理，防止网状废料打滑。

数控冲床的冲压动作和工作台的送料动作必须同步，即当冲模上、下模脱模离开一定距离后，工作台送料：送料到冲压作业点时，对板料进行冲压。同步控制可采用接近开关检测冲床曲轴的实际位置，即上模位置，然后将信号(同步信号)输入控制系统，经处理使工作台按要求作规则进给运动。

图4为同步信号检测示意图，测试杆和曲轴在工作时同步转动(测试杆材料选用胶木或塑料)，测试杆头部装有测试片(金属片)。当测试杆转动到使测试片进入固定于机座上的接近开关检测有效范围时，开关便发出感应信号(同步信号)<