引言

金属材料领域的60～70%是板材，金属板材的大部分是经过冲压加工制成成品。冲压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。例如，在宇航，航空，军工，机械，农机，电子，信息，铁道，邮电，交通，化工，医疗用具，日用电器及轻工等部分里都有冲压加工。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿和五金制品等产品中大量冲压件。冲压按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。冲压分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。

　　冲压分离工序使用冲床加工实现。冲裁加工在室温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离变形从而获得所需零件的压力加工方法。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。冲压件具有薄、匀、轻、强的特点。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。

　　冲压固然是高效的生产方法，但是手工单模具冲床冲压生产加工量大，在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，需要在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废物等工序，手工单模具冲床冲压生产既满足不了其高速生产要求，又大量发生人身、设备和质量事故。冲压中的安全高效生产是一个非常大的现实矛盾题目。

　　采用复合模，尤其是多工位级进模的数控冲床，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产本钱低，一般每分钟可生产数百件。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。数控技术应用在冲床设备领域,使普通冲床得以升级,通过数控技术的自动控制完成冲压的功能。

　　基于PLC技术的高速全自动数控冲床自动完成对整体板料的上料、送料、排料及排网状废物的集成加工过程。全自动数控冲床由通常由机床本体、上料装置、送料装置、排网状废物装置、自动化电控硬件和控制软件五大部分组成。

一、冲床自动送料机的技术状态

本文介绍的冲床自动送料机是一种用于冷挤压套圈类零件的送料机器，是冲床进行技术改造的理想附机。该送料机克服了国内外有关冲床送料机的不足。如日本的RF20SD—0R11机械手送料装置与冲床做成一体，从横向(侧面)送料，结构复杂，装配、制造、维修困难，价格昂贵，又不适合于我国冲床的纵向送料的要求。RF20SD—0R11的结构由冲床上的曲轴输出轴，通过花键轴伸缩，球头节部件联接机械手齿轮，由伞齿轮、圆柱齿轮、齿条、凸轮、拨叉、丝杆等一系列传动件使机械手的夹爪作伸缩、升降、夹紧、松开等与冲床节拍相同的动作来完成送料，另设一套独立驱动可移式输送机，通过隔料机构将工件输送至预定位置，这样一套机构的配置仅局限于日本设备，不能应用于国产冲床。国内有的送料机构由冲床工作台通过连杆弹簧驱动滑块在滑道上水平滑动，将斜道上下来的料，通过隔料机构推到模具中心，并联动打板将冲好的料拨掉，往复运动的一整套机构比较简单，无输送机构，联动可靠，制造容易。但机械手不能将料提升、夹紧，料道倾斜放置靠料自重滑下，如规格重量变动，则料道上工件下滑速度不一致，易产生叠料，推料机构没有将料夹紧，定位不正，废品率较高，使用也不安全。

结合国产冲床工作特点，采用机械手与输送机构配合为主要装置，再配合采用自动卸料安全保护，设计了具有较大应用价值和推广意义的自动送料机。

二、结构设计

该送料机主要配备于3150kN冲床，也可配备于1600kN或1250kN等冲床。它主要由机架(包括撑脚、电器箱、角铁架)、输送机(包括电机、变速箱、滚筒、输送带、料台、料道、隔料机构、挡料机构等)、机械手(包括提升缸、夹紧缸、滑板、支架、连杆铰链等)、供油装置(包括油箱、液压泵等)、卸料机构和安全保护装置等部分组成(如图1)。

图1冲床自动送料机结构简图
1.机架2.输送带3.机械手4.隔料盘5.冲床工作台
6.料仓7.挡料板8.工件9.电机10.模具

机架主要联接冲床，装置机械手并使其在一定轨道上滑行，装置输送机构、电气元件。

输送机是通过一台电机驱动，通过皮带、减速器的传动至主动轴，使输送带以一定线速度输送工作。工作经料台进入料道(人工)，再通过隔料机构输送至预定位置。

三、PLC控制

机械手需要完成将工件由A移向B的动作，机械手示意图如图2所示。它的动作过程如图3所示。

图2机械手示意图

图3机械手动作过程

机械手每个工作臂上都有上、下限位开关和左、右限位开关，而其夹持装置不带限位开关。一旦夹持开始，控制PLC内的定时器启动，定时约束，夹持动作随即完成。机械手到达B点后，将工件松开的时间也是由定时器控制的，定时结束时，表示工件已松开。有关输入、输出点在PLC内的分配，如图4所示。

图4PLC内I/O点分配图

该机械手的动作过程如下：当按下启动按钮时，机械手从原点开始下降，下降到底时，碰到下限位开关(X401接通)，下降停止。同时接通定时器，机械手开始夹紧工件，定时结束，夹持完成。机械手上升，上升到顶时，碰到上限位开关(X402接通)，上升停止。机械手右移，右移碰到右限位开关(X403接通)时，右移停止。机械手下降，下降到底，碰到下限位开关(X401接通)时，下降停止。同时接通定时器，机械手放松工件，定时结束，工件已松开。机械手上升，上升到顶碰到上限位开关(X402接通)时，上升停止。机械手左移，左移到原点碰到左限位开关(X404接通)时，左移停止。于是机械手动作的一个周期结束。

机械手自动操作流程图如图5所示。状态转换图如图6所示。梯形图如图7所示。

图5自动操作流程图

图6自动操作状态转换图

图7机械手自动操作的梯形图

四、结论

冲床自动送料机实质上即机械手，能自动上料和卸料，提高生产效率，保证产品质量，改善工作劳动强度，确保人身安全。在冷挤压加工行业中有较大的应用前景。

采用PLC来控制机构，并以微机为人机界面，较好地满足了控制及系统的要求。并且测试精确，运行高速、可靠，使用寿命长。是一种实时监控系统，对相关系统的控制和设计有一定的参考价值。