伺服沖壓技術在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床中的創(chuàng)新與應用

李 兵，Bert Brahmer，王立勤，王菁華，宋志強，魏志國，張建設

（1.濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東 濟南 250022；2.Voith Turbo H+L Hydraulic GmbH & Co.KG）

0 引言

數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床源于1932年美國WIEDEMANN公司，該公司發(fā)明的多工位沖床的轉(zhuǎn)盤式模具庫及轉(zhuǎn)塔沖床的基本工作原理一直延續(xù)至今。然而在其數(shù)十年的發(fā)展歷程中，始終伴隨著機械、液壓、模具、電控等相關新技術的發(fā)展，在主傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)盤模具系統(tǒng)、板料送進系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等方面，不斷進行著關鍵技術創(chuàng)新與升級，使其總體技術水平與性能持續(xù)提高。

作為沖壓動力源的主傳動系統(tǒng)，繼由傳統(tǒng)的機械型被液壓型替代后，正朝著伺服電機驅(qū)動型方向轉(zhuǎn)化。以此為主要特征的新一代高性能數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床，具有技術領先、精度高、加工范圍廣、沖壓速度快、工藝適應性好、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，代表了數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的發(fā)展水平和方向。

目前，數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的國內(nèi)需求大約3000 臺/年，伺服電機驅(qū)動主傳動式高性能機型約占兩成并呈上升趨勢。其中，濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司自主研發(fā)推出的SVR 專利技術的SP 型數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床（圖1a），以及率先應用伺服沖壓技術的日本 AMADA 等公司先進產(chǎn)品（圖 1b），均顯示了創(chuàng)新的技術特點與良好的市場前景。同時，目前仍作為主流機型的數(shù)控液壓轉(zhuǎn)塔沖床，也以德國VOITH H+L公司研發(fā)的應用DECV 閥技術的新一代HDM 型伺服液壓系統(tǒng)，成為伺服液壓式主傳動技術升級的標志，使數(shù)控液壓轉(zhuǎn)塔沖床也快速步入新的伺服化發(fā)展階段。其代表性產(chǎn)品主要有濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司最新推出的HPD 型數(shù)控液壓轉(zhuǎn)塔沖床（圖 1c），以及德國 TRUMPF 公司的 Tupunch5000型數(shù)控液壓轉(zhuǎn)塔沖床（圖 1d）。

圖1 國內(nèi)外數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床

1 SVR可變連桿專利技術的伺服主傳動系統(tǒng)

1.1 概述

數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床的技術關鍵在于伺服主傳動技術。濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司近年來在跟蹤與分析國際先進伺服沖壓技術的同時，在伺服電機驅(qū)動主傳動系統(tǒng)技術方面，進行了持續(xù)深入的研究。不同于其他產(chǎn)品所采用的國外已有技術的主傳動模式，創(chuàng)新提出并研制了連桿長度可變曲柄連桿傳動機構(gòu)及數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床主傳動系統(tǒng)，形成了獨有發(fā)明專利（201110219184.7）的伺服主傳動專利技術（圖2a）。該技術突破傳統(tǒng)設計與工藝模式，實現(xiàn)了以小功率高速伺服電機取代大扭矩伺服電機達到高效率、低能耗的技術創(chuàng)新，成為新一代數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床行業(yè)的關鍵領先技術，開創(chuàng)了高效、柔性、綠色伺服沖壓技術發(fā)展的新途徑。

圖2 伺服電機驅(qū)動主傳動類型示意圖

該專利主傳動技術不僅與國際先進伺服主傳動技術同步發(fā)展，且具有其獨特的技術性能優(yōu)勢。如日本AMADA 等公司應用于數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的主要結(jié)構(gòu)類型，一種是雙伺服電機主傳動系統(tǒng)（圖2b），將同步控制的兩臺伺服電機分別連接于曲軸的兩端的曲柄連桿機構(gòu)，雖然結(jié)構(gòu)相對簡單，但必須采用大功率雙力矩伺服電機，以滿足公稱壓力和沖壓速度的要求，使其制造成本及能耗較高。

另一種是單伺服電機主傳動系統(tǒng)（圖2c），將伺服電機通過絲杠傳動副與曲柄肘桿機構(gòu)相連，利用曲柄肘桿機構(gòu)特有的增力特性，雖可降低伺服電機的負載扭矩，但結(jié)構(gòu)比較復雜，公稱壓力和沖壓速度也不及前者。

本專利主傳動系統(tǒng)技術相比國內(nèi)外同類產(chǎn)品的獨特性在于，將單臺通用伺服電機直驅(qū)曲柄連桿機構(gòu)，并通過連桿長度可變的技術創(chuàng)新，不僅解決了采用小慣量低扭矩伺服電機取代高成本大功率力矩電機的難題，而且使通用伺服電機高速、高性能特性與數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床快速、靈活的工藝特點完善結(jié)合，發(fā)揮出優(yōu)異的高效、節(jié)能及柔性化技術性能優(yōu)勢。

1.2 創(chuàng)新點

（1）采用高轉(zhuǎn)速、低扭矩的通用伺服電機直接與曲軸相連接，驅(qū)動連桿長度可變的曲柄連桿傳動機構(gòu)，在專用數(shù)控系統(tǒng)軟件的控制下，可實現(xiàn)沖壓與送進軸的聯(lián)動控制運行的傳動方案（圖3a）。

連桿為內(nèi)、外連桿的組合嵌入式結(jié)構(gòu)，由氣缸驅(qū)動擺桿式機械結(jié)構(gòu)，在快速調(diào)節(jié)連桿長度的同時，帶動墊塊補償連桿長度的變化，實現(xiàn)初始位置和打擊位置兩種長度的調(diào)節(jié)（圖3b）。

將數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的換模與沖壓時所需的兩種滑塊行程，分別通過可變的連桿長度與減小的曲軸偏心距的合理匹配，使公稱力矩降低，進而減小其伺服電機的額定力矩和功率（圖 3c）。

圖3 長度可變連桿伺服主傳動示意圖

（2）長度可變連桿結(jié)構(gòu)采用新型內(nèi)連桿、外連桿嵌套的形式。在外連桿上開有導向槽，墊塊可以在導向槽中自由滑動。內(nèi)連桿、墊塊分別由兩側(cè)的連接板連接，外連桿上安裝具有導向作用的氣缸，導向氣缸與外連桿通過螺釘固定，導向氣缸活塞桿與墊塊固定；內(nèi)連桿與外連桿之間安裝壓縮彈簧，彈簧力可以支撐內(nèi)連桿、銷軸、滑塊以及打擊頭的重量。通過采用擺桿式機械結(jié)構(gòu)，使得對于連桿長度的調(diào)節(jié)更加方便快速，只用一個氣缸就可以實現(xiàn)初始位置和打擊位置兩種長度的調(diào)節(jié)，以滿足特定工藝要求。

1.3 技術特點

（1）可變連桿及小偏心距曲軸設計，使伺服電機驅(qū)動力矩隨之成倍減小，與上述日本AMADA 公司同類機型相比，滿足同等公稱壓力（200kN）及沖壓速率（1800hpm），本專利技術采用通用型高速低功率（16kW）伺服電機，較其大功率（54kW）雙力矩伺服電機，具有顯著的效率與節(jié)能優(yōu)勢。

（2）采用通用高速低扭矩伺服電機，在滿足數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床所需較大的模具提升及換位行程的同時，能夠通過較小的加工行程實現(xiàn)滿載荷沖壓及快速步?jīng)_等功能，應用于SP 型數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床，其刻印速度 1800hpm，10mm 行程 1mm、25mm 間距步?jīng)_速度分別為1000hpm、500hpm，各指標均達到國際先進水平。

2 應用DECV閥技術的HDM型伺服液壓系統(tǒng)

2.1 概述

過去的30 多年，液壓主傳動技術一直主導數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的發(fā)展。當前，作為新一代技術的伺服電機直接驅(qū)動的主傳動系統(tǒng)，以其快速高效及節(jié)能降耗的特點，在高性能機型中有逐漸替代液壓系統(tǒng)而成為主流的趨勢。然而，作為目前仍為主導類型的數(shù)控液壓轉(zhuǎn)塔沖床，其液壓主傳動系統(tǒng)技術也朝著伺服直驅(qū)、快速高精度、閉環(huán)數(shù)控、節(jié)能易維護等方向進展。伺服電機驅(qū)動型液壓系統(tǒng)技術，以其在沖壓速度快、過載保護強、噪聲控制好、大噸位性價比高等方面特點，使液壓技術的內(nèi)在優(yōu)勢得到進一步發(fā)揮，也共同引領了當前伺服沖壓新技術的發(fā)展。

德國VOITH H+L 公司最新研制的HDM 型液壓系統(tǒng)，采用了DECV 伺服電機直驅(qū)主閥型系統(tǒng)技術，使液壓主傳動技術的發(fā)展步入了一個新的階段。該系統(tǒng)在沖壓效率及精度、 技術性能與可靠性等方面較上一代產(chǎn)品有較大提升，實現(xiàn)了最大行程速度280mm/s、公稱壓力 300kN、位置精度 0.025mm、4mm行程沖頭速度900hpm、1mm 行程沖頭速度2800hpm等優(yōu)良的技術特性，并在系統(tǒng)成本、能源效率和市場競爭力等方面優(yōu)勢明顯。

2.2 技術特點

HDM 型液壓系統(tǒng)主要由閥體油缸（圖 4a）、液壓站與電子控制器等三部分組成。由其液壓原理圖（圖 4b） 可見，通過采用 DECV 主閥 1 和 80bar 低壓回路控制，實現(xiàn)在40kN 以下沖壓力時的快速節(jié)能運行；而在40kN 以上沖壓力時，通過高壓泵6 和轉(zhuǎn)換閥2，控制285bar 高壓回路連通油缸上腔，使高壓泵只在較大載荷沖壓時建立壓力并直接作用于油缸活塞4。通過沖壓力與沖壓速度的合理匹配，只需配置11kW 主電機即可滿足優(yōu)良的技術性能，且明顯降低系統(tǒng)成本并達到良好的能源效率。

HDM 液壓系統(tǒng)的技術創(chuàng)新主要在于DECV 主控制閥（圖4c），如何避免高壓泵的高壓及流速對控制閥的干擾也是其技術關鍵。該控制閥以德國VOITH H+L 公司成熟的機械拷貝閥為基礎，不同于通常的伺服閥通過電磁線圈控制，而直接由專門研制的FL56 型伺服電機驅(qū)動，具有優(yōu)化的磁電路與動態(tài)特性以及特有的機械結(jié)構(gòu)。通過伺服電機精確檢測和控制主閥閥芯位置，以及零側(cè)隙齒輪齒條傳動實現(xiàn)對閥芯的線性驅(qū)動，使NG10 規(guī)格的DECV閥的快速連續(xù)響應時間高達7ms。同時還具有故障安全功能，可對故障位閥芯進行精確的機械調(diào)整。

圖4 DECV 閥技術的HDM 型液壓系統(tǒng)示意圖

HDM 型液壓系統(tǒng)的技術創(chuàng)新還包括HS4 型電子控制器（圖5a），它同時兼容并提升了以往版本的電子控制器，適用于德國VOITH H+L 公司多系列規(guī)格的液壓系統(tǒng)。

HS4 型電子控制器基于32 位CPU 的CLC/PLC控制器，配置了RS-232、USB、以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線如CAN、Profibus 等通用接口，以及數(shù)字I/O、閥控狀態(tài)、位置和壓力傳感器等信號接口，另外還包含了直接驅(qū)動DECV 閥的SV2 模塊。在專門設計的固件程序控制下，可實現(xiàn)快速步?jīng)_與成形、滾壓、刻印等特殊工藝的編程，并可針對不同的工藝和模具類型調(diào)整優(yōu)化相應的參數(shù)。同時，在線跟蹤記錄傳感器數(shù)據(jù)和沖壓狀態(tài)信息，并適時將出現(xiàn)故障時的相關信息記錄于USB 存儲卡，用于故障分析與排除。專門用于調(diào)試和診斷的Punchmaster PC 軟件，可通過HS4 型電子控制器在線跟蹤加載數(shù)據(jù)或?qū)σ汛鎯Φ臄?shù)據(jù)離線分析（圖5b），還可通過以太網(wǎng)接口實現(xiàn)遠程維護。

圖5 HS4 型電子控制器與Punchmaster 軟件界面

上述可見，新一代DECV 閥技術的HDM 型液壓系統(tǒng)，具有伺服驅(qū)動、高效率、低成本和調(diào)試、診斷與維護方便等特點，使數(shù)控液壓轉(zhuǎn)塔沖床性能與可靠性提升到新的水平。目前，應用DECV 閥技術并沿承高低壓雙回路系統(tǒng)設計，具有更高性能的HDE 型液壓系統(tǒng)也已推出，它采用15kW 電機即可滿足300kN 公稱壓力與3mm 行程沖頭速度1800hpm 的要求，能夠更好地發(fā)揮伺服液壓技術特點并提高能源效率，節(jié)省功耗。

3 伺服沖壓相關協(xié)同技術的創(chuàng)新與應用

綜上所述，伺服電機驅(qū)動型主傳動系統(tǒng)新技術的研發(fā)與應用，在技術領先、快速高效、性能提升、工藝優(yōu)化及節(jié)能降耗等方面，使數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床具有新的技術優(yōu)勢和性能特點。然而，為使伺服主傳動核心技術充分發(fā)揮高性能優(yōu)勢，還要與數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的轉(zhuǎn)盤選模系統(tǒng)、高速送進系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)及軟件等技術協(xié)同配合與提升。上述SPH 型數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床，即融合了多項創(chuàng)新專利技術與設計，主要包括：

（1）分度工位功能擴展技術。通過增配分度工位的數(shù)量、擴展可分度模具類型及規(guī)格、提高其安裝互換性以及多子模的應用，充分發(fā)揮可分度模具的特有優(yōu)勢。

（2）多子模性能提升技術。通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計將多個標準模具組合集成構(gòu)成多子模并安裝于分度工位，不僅實現(xiàn)與標準A 工位模具通用且可互換安裝，其中任意一套模具還可進行二次分度沖壓，擴展轉(zhuǎn)模的數(shù)量與效率，提高其適應性與經(jīng)濟性。

（3）轉(zhuǎn)盤雙排工位及選模技術。該技術創(chuàng)新實現(xiàn)了在單一獨立型分度頭配置的轉(zhuǎn)盤上配置雙排工位的功能，較國外現(xiàn)有技術具有結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)可靠、擴展性強等優(yōu)勢； 同時與主傳動及轉(zhuǎn)模結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計，進行功能集成擴展，實現(xiàn)了內(nèi)外排工位模具選擇沖壓功能。

為便于讀者進一步了解以上技術內(nèi)容，分述如下。

3.1 多重模具互換型分度工位及模具系統(tǒng)技術

3.1.1 概述

模具技術的提升也是數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，為提高加工效率、擴展機床工藝性能，增模位規(guī)格數(shù)量的同時，可分度模位、雙排標準模位及多子模等功能配置與應用，代表了先進模具技術，已廣泛應用于國外高性能機型（圖6a）。其中，分度模位上、下模套，由分別裝于上、下轉(zhuǎn)盤的兩套蝸輪蝸桿驅(qū)動裝置驅(qū)動，同步回轉(zhuǎn)實現(xiàn)內(nèi)裝異形模具的分度（圖 6b）。

但以上功能應用所需的相應機構(gòu)及控制模式尚有以下問題：

（1）模具分度裝置結(jié)構(gòu)復雜，且多套配置，成本高；由于安裝在轉(zhuǎn)盤上，使其轉(zhuǎn)動慣量增加，不利于快速運行。

圖6 國外模具分度技術及轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖

（2）分度工位傳動機構(gòu)通過轉(zhuǎn)盤中軸分布于兩端，分度工位數(shù)量的擴充不僅受其結(jié)構(gòu)限制，同時因占用空間較大，分度工位的增加將明顯減少標準模位數(shù)量，雙排標準工位也只起到一定的補償作用，模具數(shù)量的擴展必須通過增加轉(zhuǎn)盤直徑來滿足。

本項目產(chǎn)品創(chuàng)新應用了發(fā)明專利（201110241 395.0）的多重模具互換型分度工位及模具系統(tǒng)技術（圖7a）。同時，采用分度裝置獨立于轉(zhuǎn)盤之外的形式，從而使單套蝸輪蝸桿驅(qū)動裝置即可支持多套分度工位（見圖7b），降低了以上功能帶來的機械結(jié)構(gòu)復雜程度，減輕了對轉(zhuǎn)盤標準工位及回轉(zhuǎn)性能的不利影響。

圖7 本專利模具分度技術及轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.2 創(chuàng)新點

（1）對安裝于轉(zhuǎn)盤分度模位的上、下旋轉(zhuǎn)套，采用E 型標準模（4-1/2″） 工位模孔并與大規(guī)格工位（3-1/2″）分度模座互換安裝的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計。

（2）上分度工位模座裝入轉(zhuǎn)盤時，可直接安裝D型（3-1/2″）異形模具（圖 8a），以及通過標準模具轉(zhuǎn)換套安裝 C 型（2″）異形模具（圖 8b）；上分度工位模座取出轉(zhuǎn)盤時，可直接安裝專利技術的6 個A 型（1/2″）多子模（圖 8c），或 E 型（4-1/2″）標準成型模（圖8d）。

圖8 多重模具互換型分度工位結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.3 技術特點

（1）該創(chuàng)新技術實現(xiàn)了多種類型模具的互換安裝，且操作方便；使模具系統(tǒng)互換性提高、規(guī)格和數(shù)量擴充、工藝適應性增強、功能更完善；通過配置互換型轉(zhuǎn)模及多子模的轉(zhuǎn)盤，提高了模位的適用性，并可根據(jù)需要使模位數(shù)變換擴充。

（2）同現(xiàn)有技術相比，多重互換分度模位的使用，使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單，可有效利用轉(zhuǎn)盤空間增加模位數(shù)量；在豐富模具功能的同時，極大簡化了沖床控制機構(gòu)；分度模位互換性極強，分度工位數(shù)量、位置可根據(jù)具體要求設置，受限制因素小。

3.2 雙位變換沖壓裝置及雙排模具系統(tǒng)技術

3.2.1 概述

數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床雙排模具結(jié)構(gòu)可有效增加可供使用的模具數(shù)量，擴展設備加工工藝范圍；國外現(xiàn)有技術中內(nèi)外排工位的選擇，采用一種可移動打擊頭實現(xiàn)，即由氣缸帶動變換位置的打擊頭移動裝置完成，該裝置安裝于滑塊上并隨其上下運動（圖9a）。目前絕大部分主流數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床均設有模具分度工位，但由于該結(jié)構(gòu)中打擊頭移動裝置安裝在沖壓位置上方，模具回轉(zhuǎn)裝置只能安裝在上、下轉(zhuǎn)盤上，結(jié)構(gòu)尤為復雜，且增加了轉(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)部件重量（圖9b）。

本項目采用雙位沖壓的創(chuàng)新設計實現(xiàn)了雙排模具、多子摸、互換型分度工位等功能（圖9c），充分集成了上述伺服主傳動及模具分度裝置的功能并加以擴展與結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計，形成了發(fā)明專利（201120306345.1）的雙排模具系統(tǒng)技術（圖 9d）。

圖9 本專利與國外雙排工位技術及轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)對比示意圖

3.2.2 創(chuàng)新點

（1）如圖10a 所示，將適用于單排模具的整體式滑塊，變?yōu)榭上鄬D(zhuǎn)動的兩段組合結(jié)構(gòu)，下端的打擊

圖10 雙排工位技術及轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖

桿頭部為靴形，沖壓位置有中心主沖位及單側(cè)副沖位，主沖位固定于滑塊中心，副沖位可通過分度機構(gòu)驅(qū)動其變位裝置圍繞主沖位旋轉(zhuǎn)定位；通過功能集成化創(chuàng)新設計，打擊桿側(cè)向上下兩個銷釘與分度驅(qū)動套內(nèi)相應導槽構(gòu)成打擊桿轉(zhuǎn)位的離合機構(gòu)。

（2）轉(zhuǎn)盤包括 A、B、C、D 四種標準類型工位及互換型分度工位，其中的A、B 型工位采用雙排設計，可最大效度利用轉(zhuǎn)盤空間，有效增加模位數(shù)量；通過配置雙排A、B 工位即可將900mm 直徑32 工位標準轉(zhuǎn)盤擴充至 56（2MT）工位（圖 10b）。

（3）通過伺服主傳動滑塊上下與上分度驅(qū)動套旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動打擊桿的離合轉(zhuǎn)位，實現(xiàn)內(nèi)外模位及多子模的選擇。當分度裝置位于0°時，打擊桿適于單排工位模具（圖10c） 及雙排工位中的前排模具（圖10d）沖壓；當分度裝置位于180°時，副沖位可通過分度機構(gòu)驅(qū)動其變位裝置圍繞主沖位旋轉(zhuǎn)，定位于雙排工位中的前排模具（圖10e）沖壓。在豐富數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床模具配置、擴展設備工藝性能的同時，極大簡化了數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床結(jié)構(gòu)。

3.2.3 技術特點

（1）整體結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，可最大限度利用轉(zhuǎn)盤空間，有效增加模位數(shù)量；

（2）通過打擊頭的回轉(zhuǎn)功能，既可實現(xiàn)多子模、雙排模具選擇沖壓，更創(chuàng)造性地實現(xiàn)了多子模的二次分度沖壓；在豐富沖床功能的同時，極大簡化了沖床控制機構(gòu)。

3.3 裝載標準模及可分度的多子模技術

3.3.1 概述

在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床轉(zhuǎn)盤模位數(shù)固定的基礎上，為更有效增加可供使用的模具數(shù)量，擴展設備加工工藝范圍，需要采用多子模（圖 11a）。國外技術結(jié)構(gòu)采用在外形尺寸等同D 工位上下模的模座基礎上，內(nèi)部安裝專用的多支專用型小規(guī)格凸凹模（圖11b）；并借助于專用的氣缸鎖定裝置與模具回轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)子模的選擇、沖壓（圖 11c）。上述多子模結(jié)構(gòu)復雜，成本高，且只能裝載特制的上模，增加了模具庫存種類和數(shù)量。

本項目產(chǎn)品創(chuàng)新設計了一種可裝載標準模具，并可實現(xiàn)二次分度沖壓的專利（201120306344.7）技術的裝載標準模及可分度的多子模。

圖11 國外多子模技術及模具結(jié)構(gòu)示意圖

3.3.2 創(chuàng)新點

（1）本項目采用創(chuàng)新設計，將6 個1/2″標準模具組合集成構(gòu)成多子模并安裝于分度工位，并可實現(xiàn)分度沖壓的多子工位復合模具裝置（圖12a）；模具更換時與標準模具無異，只需將上下模組件直接拔插入即可（圖12b）；多子模采用的專利結(jié)構(gòu)設計的同時，通過與可變連桿與模具分度功能的集成擴展實現(xiàn)了多子模二次分度（圖12c）。

（2）通過變連桿機構(gòu)、雙沖頭機構(gòu)及分度裝置對旋轉(zhuǎn)副沖頭驅(qū)動及離合控制等，實現(xiàn)兩種沖壓方式：

圖12 本專利多子模技術及模具結(jié)構(gòu)示意圖

①多子模選定及零位沖壓：包含多子模的上、下模座隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)至數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床打擊位時，多子模位中正前方的子模正好對應打擊塊的打擊部位，副沖頭鎖定而分度裝置獨立旋轉(zhuǎn)的方式可選擇任一個子模進行零方位沖壓（圖 13a）。

②多子模二次分度沖壓： 所有子模位均可安裝非圓異形模具，其二次分度沖壓時首先進行上述子模的選定（圖13b），然后以副沖頭與分度裝置同步旋轉(zhuǎn)的方式可使選定的子模實現(xiàn)二次任意分度（圖13c）。

圖13 本專利多子模沖壓及控制方式示意圖

3.3.3 技術特點

（1）可裝載標準模具，模具安裝方便快捷；減少了模具庫存種類、數(shù)量。

（2）通過對模具上分度裝置模套、滑塊以及打擊頭等相關零部件的創(chuàng)新設計，并進行相關數(shù)控軸控制功能擴展，可實現(xiàn)子模分度沖壓，極大擴展了多子模功能與轉(zhuǎn)盤模具庫容量及模具使用的工藝范圍。

4 結(jié)束語

國際金屬板材加工產(chǎn)業(yè)技術的發(fā)展趨勢，主要特征體現(xiàn)為高速、高效、節(jié)能、高可靠性、復合化、智能化與網(wǎng)絡化等。數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床伺服沖壓主傳動技術，以其技術領先、精度高、加工范圍廣、沖壓速度快、工藝適應性好、節(jié)能環(huán)保等特點，已成為其順應高速節(jié)能化加工發(fā)展方向的核心技術，協(xié)同高速沖壓工藝與模具技術、伺服驅(qū)動與控制技術、數(shù)控系統(tǒng)技術等，代表了數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的發(fā)展水平和方向。

近年來，濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司在積極跟蹤國際先進數(shù)控伺服沖壓技術的同時，著力于提高關鍵技術與核心技術的自主研發(fā)能力、 提升產(chǎn)品的技術水平、 加強創(chuàng)新和前瞻性技術的研究與應用。集成SVR 可變連桿等多項創(chuàng)新技術自主研制的SP 型數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床，在主要技術指標方面達到國外先進水平；應用DECV 閥技術的HPD 型數(shù)控伺服液壓轉(zhuǎn)塔沖床，代表了最新液壓主傳動技術水平。以上數(shù)控高效、柔性、節(jié)能等創(chuàng)新技術與產(chǎn)品的推出，不僅滿足了金屬板材加工行業(yè)對高性能設備需求，也為本行業(yè)領域提升技術水平，促進國產(chǎn)數(shù)控板材沖壓設備的發(fā)展起到積極的作用。

[1]李 兵.數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床的最新發(fā)展—Servo V.R 可變連桿伺服主傳動技術.鍛壓裝備與制造技術，2012，47（3）：13-17.

[2]Bert Brahmer.Vorteile hydraulischer Antriebe beim Stanzen unbestritten.MM MaschinenMarkt，2013，（5）.