冲床是冲压式压力机。在国民生产中，冲压工艺由于比传统机械加工来说有节约材料和能源，效率高，对操作者技术要求不高及通过各种模具应用可以做出机械加工所无法达到的产品这些优点，因而它的用途越来越广泛。以滑块驱动力分机械式与液压式两种。以滑块运动方式分有单动、复动、三动等冲床。以滑块驱动机构分有曲轴式和无曲轴式冲床。数控冲床是利用数字控制技术实现板料冲压自动操作的压力机。

最早的组合冲床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合冲床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。中国最早生产的数控冲床是1976年由上海第二锻压机床厂研制的硬件连接数控冲床，板料进给系统由电液脉冲电机驱动。从2002年第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。2023年11月7日，据国家知识产权局公告，苏州市世嘉科技股份有限公司取得一项名为“一种冲床连杆自动下料装置”的专利，公开号CN105964826B，专利申请日期为2016年。

在数控冲床不断向完善化发展的同时，各生产厂家也注意到了一些中、小型用户的需要，制造和生产了一些经济型CNC冲床。中国引进和使用数控冲床的用户也逐渐增多，用户以电子行业、仪表电器及纺织机械等行业为多。

最早的组合冲床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床工厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合冲床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。

中国最早生产的数控冲床是1976年由上海第二锻压机床厂研制的硬件连接数控冲床，板料进给系统由电液脉冲电机驱动。其后就是1984年由济南铸造锻压机械研究所首次推出的J92K—40型桥式转塔数控冲床其转塔共有32个工位，控制、伺服及驱动系统由日本引进，采用发那科—6ME控制系统，X、Y向送进速度为40米/分，步距25mm时冲裁速度为180次/分，板材加工最大尺寸为1250x2500mm，加工最大板厚为6mm，加工精度为士0.15mm，该所又推出其新产品J92K—25型C型框架结构转塔式数控冲床。

从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。

组合冲床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

冲床本质就是将圆周运动转化为直线运动。电机通过皮带和齿轮带动曲柄，通过由曲柄机构（曲柄连杆机构，曲柄肘杆机构）产生增力或改变形式，将旋转运动变为往复直线运动。

冲床的设计原理是将圆周运动转换为直线运动。由主电动机出力，带动飞轮，经离合器带动齿轮、曲轴（或偏心齿轮）、连杆等运转，来达成滑块的直线运动，从主电动机到连杆的运动为圆周运动。

冲床的工作原理是对材料施以压力，使其塑形变形，而得到所要求的形状与精度，因此必须配合一组模具（分上模与下模），将材料置于其间，由机器施加压力，使其变形，加工时施加于材料之力所造成之反作用力，由冲床机械本体所吸收。

以滑块驱动力分机械式与液压式两种。

普通金冲压加工，大部分使用机械式冲床。液压式冲床依其使用液体不同，有油压式冲床与水压式冲床，使用油压式冲床占多数，水压式冲床则多用于巨型机械或特殊机械。

以滑块运动方式分有单动、复动、三动等冲床，使用最多者为一个滑块之单动冲床、复动及三动冲床主要使用在汽车车体及大型加工件的引伸加工。

以滑块驱动机构分有曲轴式和无曲轴式冲床。

曲轴机构的冲床称为曲轴冲床，该类型的冲床使用率比较高，因为机床容易制作、可正确决定行程位置，以及滑块运动能满足各种加工。因此，这种型式的冲床应用于冲切、弯曲、拉伸、锻造及其它冲床加工。无曲轴式冲床又称偏心齿轮式冲床。与曲轴式冲床相比，无曲轴式即偏心齿轮式冲床，其刚性、润滑、结构等方面优于曲轴式冲床，缺点是价格高。偏心齿轮式冲床适用于行程较长时的冲压，冲压行程较短时，适用于曲轴冲床，另外小型号及高速冲压也是曲轴冲床的特长。

在滑块驱动上使用肘节机构者称为肘节式冲床。这种冲床相比曲轴冲床滑块的运动速度，在下死点附近时会变得缓慢。所以此冲床适合压印加工及精整等压缩加工。

冲床可搭配相应的自动送料装置，具有送料出错检测、预裁、预断装置，可完全实现自动化生产，成本低，效率高。在工业生产中，冲压工艺比传统机械加工来说可节约材料和能源，对操作者技术要求低等优势。冲压生产主要是针对板材，通过各种模具能生产落料、冲孔、成型、拉深、修整、精冲、整形、弯折及挤压件等等，应用于各个领域。如我们用的开关插座、杯子、碗柜、碟子、电脑机箱，甚至导弹飞机等产品的配件，都可以用冲床通过模具生产出来。冲床的自动化应用使各种连续及单冲模冲床、攻牙机、打孔机等设备的全自动化升级，能全方位多角度对模具进行保护，大量减少劳动力，防止不良品的产生，降低生产成本，提高市场竞争力。

数控冲床（NumerlcallyControlledPunchPress）亦称NC冲床，是利用数字控制技术实现板料冲压自动操作的压力机。它一般设有用于板料送进的两座标移动工作台，可使被加工板料按钧入指令要求进行运动，冲床的冲压动作及其它各种动作（例如板料的夹紧和松开、挡料定位梢的升降、模具的更换、锁紧和松开以及润滑、废屑排除等）均可由数控装置进行控制。数控冲床一般配备有圆形、长方形等通用模具，小孔可用通用棋具直接冲出，大孔则可采用步冲（Nibbling）的方法，用小尺寸的通用模具沿轮廓线一步步冲出，而不需制作专用模具。

1.不需专用模具，节省模具制造费用和时间，缩短了产品生产周期。

2.减少模具安装、调整时间，板料也不需划线和打定位孔，提高了生产效率。

3.减少材料摄送、运愉等操作，降低了工人的劳动强度。

4.具有较大的灵活性，编制不同程序即可冲压不同产品，非常适用于多品种、小批量和试制性生产。

5.产品精度较高，一致性好，靠设备精度保证，不受工人技术水平的影响。

数控冲床本体结构的一个重要考虑因素就是提高机床刚度以减小在工作载荷作用下的变形，从而提高加工精度减少模具磨损。同时还要考虑到经济性及滑块、曲柄连杆机构以及驱动部分的安装与维修方便。现在流行的数控冲床本体通常采用焊接结构，经多年的发展主要有桥型、C型及双C型三种结构型式。

桥型结构（图3）的特点是不易产生变形，刚度好，可防止在冲裁力作用下的开裂，从而减少了模具所受的侧推力，提高模具的寿命。但其结构复杂、重量大、造价高，对地基要求也较高、由于板料夹钳位于桥型孔内部，使加工板材的尺寸及操作面积受到限制。桥刑结构一般用于设有转塔式模具库的大吨位数控冲床。

C型开式框架结构（图4）是现今数控冲床上用的最多的一种结构。这种结构将突钳置于喉口内部，冲针位于喉口前部，其特点就是工作范围宽，操作方便，被加工的板材可进行翻转，故加工板材宽度可以加倍，能很好地适应各种尺寸的板材加工，且结构简单、造价低。但由于压力中心离喉颈较远，故刚度稍差，早期的C型结构常需要特殊的地基。

另外还有一种所谓的J型结构（图5）。这种结构将工作夹钳放在冲头外部，使刚度稍好，且地基支承部分较长，刚度较大，但外形及重量也较大。

双C型结构是一种价格、性能都比较高的结构，这种结构允许外C型框架存在一定的变形，而支承冲头的内C型框架只承受压边力作用。此结构对于减少模具磨损有利，一般用于公称力不太大的经济型数控冲床。

除以上几种基本类型以外，还有如QUANTNM2000型CNC双冲头冲床使用隧道型本体结构，板材可整个通过冲头之下，故加工板材长度不受限制。

数控冲床的换模方式主要有两种，即多工位转塔式自动换模和固定单工位式自动或手动换模。转塔式模具库凸凹模的定位精度不依赖予转塔的分度精度，而是由锥形定位销来像证。两转塔一般由步进电机或直流伺服电机通过齿轮或链条带动旋转。这种换模方式具有存储模具量多，换模时间短的优点。特别是转塔双向旋转及模具自动分度功能的引入，使得模具通用性进一步加强，且可在2~3s的时间内完成换模工作。但它的结构比较复杂、投资较大、由于其模具导向部分由转盘与模具的配合孔承担，故导向距离短、抗偏载能力差，一般只适于冲制厚度小于6mm的薄钢板，由于压边力一般由弹簧提供，故冲裁时产生的冲击较大。

固定单工位换模方式结构比较简单，所需投资少，且由于凸模与滑块紧固连接，故导向距离长、抗偏载能力强。特别是采用了液压模具锁紧及液压压边以后，使其不仅刚度好，且冲击小，模具寿命长。一些厂家还加入了模具闭合高度自动调节及模具自动分度机构，使数控冲床功能进一步增强。

数控冲床的主传动部分有机械式和液压式两种。机械式主传动系统一般采用气动、机械或液压离合、制动器进行控制，由曲柄连杆机构产生冲头的运动气动离合、制动器需要额外消耗压缩空气，而机械式离合、制动器主要缺点是噪音和磨损较大，如果在步冲时离合器需不断离合则磨损将较严贡因此在这类结构中现在使用湿式离合、制动器的较多。

数控冲床主传动采用液压系统是如今的发展趋势，其传动平稳、噪音小、速度及行程便于调整，且可以克服高速传动时的过热问题。

在板料自动送进机构中广泛采用大功率直流伺服电机作为驱动部件的半闭环伺服系统，它的主要优点就是可以提供高的定位精度和板料送进速度，但相对来讲，安装、调试及维修都较为复杂，且造价较高，因此对有些简易的经济型数控冲床，也有采用步进电机驱动的开环系统来完成板料送进工作的。

至于板料送进机构中的传动部件，绝大多数数控冲床均采用大螺距滚珠丝杆，滚珠丝杆在各种数控机床中已被广泛地用作传动部件，它具有摩擦阻力小，传动效率高等优点，且可以通过双螺丝螺母预紧来消除间隙，但是也有使用齿轮齿条作为传动部件的。

一般数控冲床还具有液压或气动系统以完成一些辅助性工作。冲床除使用液压系统产生冲针运动、夹钳夹紧及模具固定外，还使用气动系统来完成定位销插拔以及真空吸屑、自动喷油润淆等工作。

另外数控冲床的安全装置也是不缺少的，它是冲床安全、可靠地进行工作的保证。

以济南铸锻所捷迈机械有限公司的某型号液压数控转塔冲床(配置FUNUC0i系统)为例。

1.机床总电压的接通

(1)通电前的外观检查。首先要检查各继电器、接触器、熔断器、控制单元插头等有无松动，如有松动应恢复正常状态，扩展板上的锁紧机构一定要锁紧，检查转接盒的各接线端子有无松动，拧紧各航空插头，检查液压站各接插件是否牢固，各轴联轴器和转盘减速箱输出轴连接是否牢固。

(2)通电前，重点检查MCC回路和急停回路，各级交DC电源是否短路，检查数控系统与伺服、MCP操作面板与系统内置的扩展板之间连接等是否正确，否则可能烧坏保险或系统。

(3)接通机床总电源，检查CNC电箱，机床电器箱轴流风机冷却风扇的转向是否正确，润滑、液压等处的油标指示以及机床照明灯是否正常，各熔断器有无损坏，如有异常应立即停电检修，无异常可以继续进行。

(4)测量强电各部分的电压特别是供CNC及伺服单元用的电源变压器的初次级电压，并作好记录。

(5)观察有无漏油，如有漏油应立即停电修理或更换，液压站各连接接头是否连接正确。

2.CNC电箱通电

(1)按CNC电源通电按扭，接通CNC电源，观察CRT显示，直到出现正常画面为止。如果出现ALARM显示，应该寻找故障并排除，此时应重新送电检查。

(2)打开CNC电源，根据调试规程上给出的测试端子的位置测量各级电压，有偏差的应调整到给定值，并作好记录。

(3)parameterenable设为1，将Rs232传输串行通讯接口参数设好，将标准参数、液压运行子程序、转盘切削刀具索引参数、宏变量、空运行程序传进系统(面板带PCMCIA接口的也可以用工业存储卡传输)。

(4)将状态选择开关放置在JOG位置，分别进行各坐标正反方向的点动操作，然后感应与点动方向相对应的超程保护开关，验证其保护作用的可靠性，最后验证超程撞块(Y轴)安装的正确性。

(5)检查所有输入点，利用机床自诊断观察输入点状态是否正确。先调节各直线轴硬限位，然后调好各轴回零开关的位置。将状态开关置于手动回零位置，完成回零操作，参考点返回的动作不完成就不能进行其他操作。因此，遇此情况应首先进行本项操作，然后再进行第(4)项操作。

(6)进行手动导轨润滑试验，使导轨有良好润滑，气源三联件处加注润滑油，做好机床试车准备。

(7)要求有良好的PE线，测量机床地线，接地电阻不能大于1Ω(该机床采用三线四相制，用户安装时必须满足此项要求)。

(8)检查液压泵转向，执行辅助代码，确认液压卡、位置传感器等正常工作。一切调至正常后，即可安装模具试车。

(9)接下来要完成接刀检查、对中检查、切削刀具补偿和一些辅助调整，一切结束之后即可交检。

机床的维修方法通常有目测、手摸、通电等常规检查方法，或者测量接口信号、元件替代等，实际应用中则需要借助维修经验组合使用。

要排除设备故障，就要求机床制造商维修人员以及机床使用厂家的维修人员对机床的结构和原理有一个整体的了解，如机床的机械、电气、液压、气路的原理和动作顺序等，会看系统内置PMC(PMC型号SB7)模块的梯形图。例如，当机床夹钳扫描动作出现设定错误时，首先利用FUNUC系统的自诊断系统，观察扫描过程中该信号有无送入系统，如没有，则可能是感应距离变化了或者相应的线路断开、接插件松动，如接近传感器指示灯亮而无信号，可能开关损坏输出电压不足或信号线问题;如果指示灯不亮，可能是开关损坏或power cord松动。再比如，机床运行过程中出现转盘定位销不拔出现象，程序自动停止。那么在了解机床布线的情况下，首先将机床复位，用一根半米左右，截面积1.0mm2短接线，从继电器输出板上给定位销拔出阀加一个电压，观察阀有无动作，则可快速判断问题出在继电器板经航空插头到分线盒、分线盒到电磁阀部分还是出在系统I/O集中板至输出继电器板部分，根据情况进一步处理。一般情况下，厂家提供给最终用户的资料都会有详尽的报警解释。下面我们看一下如何根据厂家资料利用显示屏的报警号查梯形图，找出故障点并排除之，再讲几个该程序中用到的典型事例。

（图片备注：X、Y-内置PMC和机床的交换信号F、G-内置PMC和数控系统的交换信号X-输入信号，包括按钮信号、感应开关信号等Y-输出信号，包括指示灯信号、控制可执行元件动作的信号等F-数控系统给PMC的信号，包括内部报警、电池报警、机床运行应答信号等GPMC为给数控系统的信号，包括控制程序启动、选择工作模式等R中间继电器，存储中间结果C、T、D-分别是计数器、定时器、数据表）

报警产生原理:当产生一条报警时，触发相应的预编的某地址的报警号，然后由报警号调用存储在ROM中对应的报警信息。那么，当报警产生或无报警产生而机床不运行时，我们根据报警号或相应信号在线检查，能快速找到引起报警的原因，从而排除故障。下面是几个最常出现的报警实例。

(1)ALARMMESSAGE:A1.31012RAMNOTATTDC

由报警信息，可以看出1012号报警线圈A1.3是由R206.2触发，而R206.2是在系统发出转盘信号而无动作后，由系统给PMC信号F102.2超过3s而触发的。电机移动指令是当条件满足时，由PMC送给系统信号G130.2。因此，在其他条件满足时，换模信号X2.2为低电平时会导致T轴锁信号起作用而使G130.2为低电平;同时X2.2闭触点将G126.2伺服关断信号置高电平。因此，可判断换模信号缺失，可能是该感应开关感应距离变化或开关损坏，当然也可能是由于打击头液压换向阀卡死或控制打击头抬起的液压卡、光耦板部分故障，看打击头是否抬起直接能做出判断。

(2)ALARMMESSAGE:A251022I/TCOUPLEALM

X5.2和X5.4是上下转模的结合好磁性开关，X5.3和X5.5则是上下转模的松开好磁性开关。可以看出，A2.5转模结合报警是由R843.2延时6s后触发的。即当转模结合阀产生动作后，结合或松开异常超过6s即令中间继电器R733.2或R733.3动作而触发报警。电气方面可能是磁性开关位置不对、与气缸贴合不良或者开关本身以及线路问题，机械方面是废料卡死、或者机械零件起毛刺所致。

(3)ALARMMESSAGE:

A1.11012PRESSMOTOROFF

A1.41013PUN.CYNOTEND

A2.81027HYDRALIC.ERR

出现液压故障时，上面三条报警会同时出现，依次观察信号A1.4→R844.6→R100.3→Y4.2，而A1.4接通同时使液压泵停转，并产生液压故障报警。此时应检查传感器准备好信号执行情况，并检查相应的线路、子程序、液压油油温、换向电磁阀等因素。换向阀的原因则可能是元件损坏，脏物卡死等。

(4)机床运行中会突然出现无法自动启动而无任何报警等情况

计数器应用实例如图2所示:G7.2为自动和半自动方式下启动系统，当计数器C12计数满，输出D510.6使G7.2通路断开。该计数器向下计数，ACT为计数器触发信号，故只需将PMC中的数据区参数D501设为2即可触发计数，前提是将计数区中的C12设一个自然数。如想取消该计数，只需将RST复位信号设为13或将C12计数器清零即可。

随着数控冲床的发展，其功能在不断完善，效率在不断提高，并增加了CAD/CAM功能软件，努力使其满足FMS生产的要求。

在数控冲床不断向完善化发展的同时，各生产厂家也注意到了一些中、小型用户的需要，制造和生产了一些经济型CNC冲床。通常无大容量的转塔，但具有CNC冲床的主要功能，如较高的速度，通用性及冲孔、步冲等功能，且价格较低，不需要额外的编程设备。

中国引进和使用数控冲床的用户也逐渐增多，用户以电子行业、仪表电器及纺织机械等行业为多。

以TRUMPF公司生产的TC—235型冲床为例。

TC—235型CNC冲床，采用微型计算机控制，其冲切力是靠液压系统产生。该冲床可进行板料的冲孔、步冲及成形加工等工作，其主要性能参数如下：

1.冲切力250KN；

可加工最大板厚6.4mm；

可加工最大单冲孔径105mm;

2.板料最大合成送进速度50m/min(横向40m/min;纵向30m/min）。

3.板料加工最大尺寸2000x1000mm。

4.板料定位精度士0.1mm；

重复定位精度士0.03mm；

最小指令单位0.01mm。

5.冲针最大行程45mm（可调）。

最大行程次数310/mm(中心距5mm、板厚1mm时）；

6.采用卡盘式手工快速换模，换模时间6~12sec。

7.设备轮廓尺寸：

长x宽x高=6300x5500x2300mm;

8.设备总重：约8000kg。

随着科技技术得日异月新，冲床作为工业基础装备的重要组成部分之一，在航空航天，汽车制造，交通运输，冶金化工等重要部门得到广泛应用。以汽车为龙头的制造业的飞速发展，大大推动了冲压技术的进步。随着交流伺服数字技术的成熟和发展，出现了多种不同形式的数控伺服压力机。数控伺服压力机将数字计算技术应用于机械压力机，直接通过伺服电机的运行或停止来控制滑块运动。它既保持了作为机械压力机的快速性、高刚性和高精度的优点，又具有液压机良好的柔性和工艺适应性，拓宽了冲压加工的应用领域，尤其适用于高精度零件、特殊材料的冲压成形。

在工业生产中，冲床冲压加工比传统机械加工节约材料和能源，通过各种模具生产出机械切削所无法制造的产品，在机械制造领域具有重要的作用，用途越来越广泛。

在现阶段的经济环境中，无人化及无切削成型是冲床生产企业间拉开距离、在竞争中获得的有力手段，而高精度、高刚性、智能化、低噪音是主要的发展方向。为了实现这些要求，就必须了解从材料到产品全过程的综合技术，以及开发远程诊断技术的应用和普及、网络技术和数控系统的发展将使制造厂家对其遍布世界各地的机床进行远程诊断和维修成为现实。

2023年11月7日，据国家知识产权局公告，苏州市世嘉科技股份有限公司取得一项名为“一种冲床连杆自动下料装置”的专利，公开号CN105964826B，专利申请日期为2016年。

专利摘要显示，本发明公开了一种冲床连杆自动下料装置，包括冲床，和至少设于所述冲床一侧的连杆下料机构，所述冲床具有上模和下模，所述上模能够相对于所述下模升降，所述连杆下料机构包括连杆机构和下料机构，所述连杆机构一端与所述上模相连，另一端通过曲柄与下料结构相连，所述下料机构具有卸料板，所述上模带动所述连杆机构做上下往复运动时，所述曲柄能够翻转，且所述曲柄通过翻转能够带动所述卸料板向上翻转接料或向下翻转卸料。本发明的下料装置利用上模的升降来卸料并堆垛，无需额外动力源，提高作业效率的同时也降低生产成本。