随着我国工业迅猛发展,机械产品的需求量不断增加,而且需求的种类也向多样化发展。传统的数控冲床因其固有的结构及驱动,使冲压曲线缺乏柔性,不能满足现代机械产品精密化、柔性化、高速化、多样化需求。伺服电机驱动高速数控转塔冲床与传统机械式或液压式主传动结构的数控转塔冲床相比,具有低能耗、低噪音、高效率的特点,更重要的是其冲压曲线可以任意变化,柔性程度高,能满足不同工艺加工要求。针对传统的数控冲床缺乏柔性的弱点,本课题对伺服电机驱动高速数控转塔冲床单冲程的机理进行深入研究,并在此基础上设计相应的驱动系统。本文首先在介绍伺服电机驱动高速数控转塔冲床的基础上,着重对其主传动机构(曲柄肘杆机构)的运动学和动力学进行深入分析:包括冲压过程中冲头的位移与曲柄转角的关系、冲头的速度与曲柄转角的关系、冲头的加速度与曲柄转角的关系;在理想情况下曲柄肘杆机构各杆的传动力;在曲柄转矩一定的情况下,冲压力与冲压行程的关系;在冲压过程中承受公称力时,各关节点的最大受力分析;最大瞬时功率等。基于上述分析可知,曲柄肘杆机构的传动系统因其独特的结构,使得冲头在冲压过程中的位移曲线光滑,并且冲头在接近下死点时,速度降低,冲压力增大,具有增力特性,在降低伺服电机的负载扭矩的同时,既可以避免因冲压速度过高而引起板材在冲压处附近断裂,又降低冲压过程中产生的噪音,并且曲柄旋转一周,滑块上下运动两次,这样能够达到更高的冲压频率。然后,通过计算伺服电机驱动高速数控转塔冲床单冲程所消耗能量,选择功率合适的伺服电机,设计伺服电机驱动的飞轮并计算其转动惯量,在此基础上校验飞轮所能承受的极限力矩及其输出的动能。该冲床冲压2mm钢板时,其冲压频率最高可达2000次/分钟。最后,借助于MATLAB计算软件中的Simulink动态系统仿真工具,对所设计的系统进行了空载恒速仿真和负载恒速仿真。通过仿真结果可知,所设计的系统满足要求。国内伺服电机驱动高速数控转塔冲床与国外相比,还处于起步阶段,该冲床的研究与开发,对提高我国锻压机床设备的档次,提升我国制造业水平均有重大的现实意义。