济南铸锻所捷迈机械有限公司开发生产的TP120FMC数控液压冲孔单元，在设计上充分考虑到适合汽车车架支撑板产品的工艺特点。同时，与冲孔主机配套的自动上、下料装置不仅减少了操作者的劳动强度和人员数量，更使整机的加工效率和安全可靠性得以大幅改良。值得一提的是，该设备不仅适用于汽车制造业领域，相信未来还会在钢结构、电力、通讯等行业拓展其应用。
该冲孔单元由冲孔主机、上料台车、吸盘上料装置、送进工作台、吸盘下料装置、下料台车及数控系统等组成。
功能及特点：“自动化”成为关键词
TP120FMC的冲孔主机为专门设计，对板料的加工范围及不平整度适应性强。板料与工件成批入出，上、下料过程自动进行；板料人工辅助定位操作简单，具有自动再定位功能。加之上、下模具的结构简单且制造成本低，更换安装都很便捷，既省时又省力。其自动监控功能较为完善，具有图形显示、断电续冲等功能。还配备易学易用的自动编程软件功能。
图1 冲孔单元的组成
吸盘上料装置主要由上料台车、电磁吸盘、垂直升降支架、水平运行横梁及基座等几部分组成（图2）。上料台车承载待加工的板垛，沿地轨在码料位和吸盘上料位之间自动运行。它采用型钢焊接式车架结构及电机减速机与链传动的驱动形式。
电磁吸盘通过强磁场作用将上料台车上的板材吸着提升，再通过水平运行机构送至送进工作台。板料由人工辅助完成定位，随即进入主机加工。电磁吸盘具有短时通电励磁、反向通电去磁、断电保持磁性的特性，安全可靠，且其排列位置亦可调整，以适应各种板材规格的要求。
垂直升降与水平运行的驱动机构均由变频调速制动电机、蜗轮蜗杆减速机、齿轮齿条传动以及直线滚珠导轨等组成。各功能停止位置分别由接近开关检测控制，其中，下降吸板位是随板垛的厚度变化而自动适应的。
吸盘下料装置和上料装置的结构大致相同，对称布置于主机两侧，自动将主机加工完成的工件由送进工作台取送至下料台车上。下料台车与上料台车的结构相同，以用于存放主机加工完成的工件。
图2 吸盘上料装置
再来看模具，其呈双排直列式分布，具有气动选模机构及氮气弹簧压料装置，结构合理、快速可靠；冲压油缸缸体与床身以螺钉和键连接，它的活塞杆与滑块相连；模具上模部分连接于滑块下端面，并由大规格精密滚珠直线导轨导向，随滑块上下运动，确保与固定于床身上的下模部分保持对中，兼具足够的抗偏载能力。
送进工作台底座和横梁均为型钢焊接结构，台面上的万向球轴承使板料运动更为顺畅，安装于X轴溜板上且位置可调的三套液压夹钳提供了足够的板料夹持力；X、Y轴驱动机构由伺服电机、联轴器、精密滚珠丝杠及滚珠直线导轨等构成；气动控制部分实现了油缸冲压与换模状态的转换、模具加载选择及上模复位、板料定位块升降等功能；润滑功能则保证关键运动部件能够保持完好的工作状态。
电气控制系统
电气控制系统主要包括单元PLC控制器、主机数控系统、自动编程软件，以及相关通讯接口和其他局部控制装置等。其采用日本三菱PLC控制器，外挂模块化结构，便于进一步扩展。
图3 主机结构图
采用了日本FANUC 0i-PC数控系统，其配置抗干扰能力更强的光缆连接模块，并具有专门的冲压软件支持，主要的功能特点如下：1、图形显示程序检查过程；2、模具管理；3、夹钳保护功能；4、故障诊断功能；5、高速冲压功能；6、程序编制指令丰富；7、可通过RS232串行口与计算机进行通讯；8、速度设定功能；9、对话编程功能；10、多种选配功能如中英文显示、多档速度、原点补偿、多点补偿、螺距补偿、软极限设定、监控报警等。
自动编程软件是为该设备度身定制的，编程计算机通过电缆与数控系统连接，进行程序的双向传输。该软件可直接调用多种通用格式的电子图纸文档，自动生成加工程序，快速而准确。它具有刀具偏置自动计算、自动滤除重复绘制孔、模具库管理、模具自动匹配、路径优化、自动重定位、接受DWG/DXF /IGES/PAT格式图文件、Windows环境运行等功能。
图4 TP120FMC型数控液压冲孔单元工作流程图
图4表示该设备通常的工作流程。
1、用户在编程计算机上通过自动编程软件将工件图形文件编译生成加工程序，并输出至数控系统内存；
2、对照程序模具配置单，核对冲孔主机上的模具规格及工位，如有差异则对模具更换安装；
3、上料台车装载待加工板垛后行至上料位置；
4、吸盘上料装置按照PLC控制器指令运行，电磁吸盘下行触及板料时停止，励磁吸料并提升至高于送进工作台面处等待，一旦当主机准备就绪并发出上料信号之时，便沿X轴向水平运行至送进工作台上方停止，然后下行去磁放料后再上升返回到吸料位进行下一次上料过程；
5、放到送进工作台上的板料由操作者手工辅助定位后，启动主机运行加工程序，完成工件冲压过程；
6、吸盘下料装置由PLC控制器控制，按照与上料装置类似的动作顺序将工件由送进工作台上取放至下料台车上，至此完成一个加工循环。
而在后续加工循环中，上、下料动作过程配合主机工作交叉进行，以节省加工辅助时间，提高整机效率。批量加工结束之后，下料台车可将堆垛的工件运行至转运工位，供下道工序取用。
