機械模鍛設備的最新發展(下)

文/呂洪亮·舒勒貿易（上海）有限公司濟南分公司

機械模鍛設備的最新發展(下)

文/呂洪亮·舒勒貿易（上海）有限公司濟南分公司

《機械模鍛設備的最新發展（上）》見2015年第23期

控制系統的發展

單機控制系統向著智能化的方向發展，主要功能有易于操作（錄入簡單、精確預設）、在線檢測、數據記錄存儲、故障診斷、自動化接口、遠程維護。其中在線檢測功能對機器的參數（如打擊能量、打擊力、零件厚度、零件溫度等）有監控功能并可做出相應反應，如圖7所示。同時帶有互聯網連接功能，用戶在家中就可以通過互聯網了解機器的狀態。

傳送系統的發展

伺服技術為傳送系統帶來更大的柔性，這種柔性主要體現在通過對傳送軌跡編程，可以實現機器滑塊動作和鍛造工藝的無間隙匹配，特別是同伺服滑塊驅動技術配合，能夠為用戶提供極具靈活性的解決方案（見圖8）。

全自動化鍛造生產線的發展

圖7 厚度測量系統可以監控產品批次中厚度超標產品

近幾年，人力成本平均以每年兩位數的百分比在上升，企業的負擔越來越重。另一方面，市場對產品質量的要求也在不斷提高，高成品率、高生產率、產品高重復精度成為企業追求的目標及競爭優勢所在。因此，全自動化生產線也就成為整個行業重點聚焦的解決方案?？偟膩碇v，全自動模鍛生產線可分為以下三種，無論是冷鍛、溫鍛、熱鍛，都可以從中選擇出最佳方案：

圖8 零件傳送分析

⑴電動螺旋壓力機配機器人；⑵機械壓力機配步進梁；⑶機械壓力機配機器人。以上三種全自動生產線各有特點，第一種和第二種是目前應用最普遍的全自動生產線模式，第三種則因其獨特性有特定的應用。

同時，全自動生產線不再僅僅是幾臺成形設備的組合，而是從材料下料到成品熱處理眾多設備、工藝的集成。因此，隨著生產線的發展，其控制系統也在不斷的發展進步。

全自動化鍛造生產線的組成

圖9是一條電動螺旋壓力機配機器人全自動鍛造曲軸生產線的布局。電動螺旋壓力機配機器人具有高柔性的特點，通過配備不同的預成形、切邊等輔助設備，可以適合各種熱模鍛件的自動化生產。這種全自動化生產線的速度適中，每年可以生產幾百萬件中小型零件，如大型的曲軸或前軸鍛件，一年產量能達到40萬件。由于采用電動螺旋壓力機作為主要成形設備，因此也就具備了生產靈活、方便維護的特點。

圖9 PZS 900f電動螺旋壓力機配機器人全自動鍛造生產線

圖10 機械壓力機配步進梁全自動溫鍛生產線（舒勒公司）

機械壓力機配合步進梁

圖10是一條全自動溫鍛生產線，主要設備由一臺20000kN機械多工位壓力機配步進梁組成。由于機械壓力機速度很快，同步進梁配合能夠發揮其最大的產出率。該鍛造生產線生產汽車動力傳動系統零件，生產效率為每分鐘38件，一年產量在一千萬件以上。無論是冷鍛、溫鍛、熱鍛都可以采用這種機械壓力機配步進梁的生產方式。這種全自動生產線生產速度要比電動螺旋壓力機全自動生產線速度快，適合針對某種鍛件大批量生產。但是由于步進梁傳送柔性的限制，整條生產線的柔性較差，不太適合某些鍛造傳送過程需要翻轉的鍛件，也不適合經常更換產品品種的情況。

在采用機械壓力機鍛造某些鍛件時，由于夾鉗傳送時需要翻轉等原因，導致步進梁傳送不容易實現，從而采用機械壓力機配機器人方案。這種全自動鍛造生產線柔性方面要比配步進梁方案提高許多。由于機械壓力機工作臺面積較大，可采用更多工位生產，可以把預成形和切邊工序集成在一起，相對于電動螺旋壓力機配機器人方案在生產速度上有略微提高。這種方案一般是一些習慣使用機械壓力機的企業在生產某種鍛件時不得已的選擇。

全自動化生產線控制系統的發展

目前，市場上沒有一家公司能夠全部生產全自動鍛造生產線中的各種主機及輔助設備。每條全自動鍛造生產線都是由不同公司生產的不同設備組成。因此，各個生產設備之間的緊密配合是全自動鍛造生產線平穩運行的關鍵。這就對整條生產線控制系統的提供者提出了嚴格要求——不僅僅要將各個設備之間連接起來，還需要滿足生產工藝方面的需求。全自動化鍛造生產線的控制系統最重要也是最基礎的一點是對坯料物流的追蹤，也就是說一根坯料在某個時間位于哪里都應該在控制系統里顯示出來。再有，就是對所有設備控制系統的集成，實現各個設備監控、數據采集、存儲、分析、故障預判及診斷等多種先進功能。

互聯網的發展為控制系統的發展提供了技術保證。通過互聯網，不僅可以實現遠程技術支持，而且用戶的技術人員在家里就可以了解生產線的實際問題并及時作出反應。

理論及理念的發展

從單機性能來看，機械壓力機具有較高的抗偏載能力和生產效率，適合長形鍛件等大批量生產，但其結構復雜，維護成本高，對用戶的技術實力要求相應較高。電動螺旋壓力機經過多年的創新發展，特別是直驅技術、長滑塊、長導軌的應用，解決了抗偏載能力差、精度低等問題，加上結構簡單、維護成本低，生產靈活，適用于各種鍛件的生產，特別適合產品種類多、范圍廣、批量中等或小批量（需要經常更換模具）的用戶。

把預成形等工位都集成到一臺壓力機上提高生產率是一種非常理想的方案。但是，有些鍛件的預成形工序并不適合和后面的鍛造工位集成在一塊，如果強行集成在一塊，會嚴重影響到后續鍛造工位的生產速度，得不償失。例如，某些鍛件需要在預成形工序鍛彎一下，最好的方案就是把預成形工序分離出來，在生產線前部加一臺小型壓機進行鍛彎，再傳送到后面的多工位偏心壓力機上鍛造。這種方案不僅提高了生產速度，同時，由于預成形壓機的加入，大大提高了整條生產線的柔性，拓寬了可生產產品的范圍。

伺服技術的優勢、局限性及平衡點

伺服技術應用在鍛造設備中的優勢主要體現在：

⑴通過對運動軌跡進行編程控制，可以提高或降低生產周期，從而提高生產率及產品成品率及質量。

⑵通過對熱鍛時運動軌跡編程，減小模具同工件的燜模接觸時間，減少傳遞給模具的熱量，提高模具的壽命。

⑶在調整模具（試模）時具有強大的優勢，可以驅動滑塊慢慢靠近下模，并隨時回程，便于模具調試。

伺服技術是一種新型技術，其應用的局限性主要有：

⑴伺服電機對電網的供電能力要求較高，因此，大噸位伺服壓力機的生產受到限制。目前，德國舒勒公司正在設計制造31500kN伺服曲柄壓力機。

⑵伺服電機價格較高，設備投入較大。

任何一種技術都有其雙面性，選擇伺服壓力機的用戶需要在以下兩個方面尋求平衡點：

⑴伺服技術的應用可以有效地提高生產率、模具壽命，同時節能降耗。但是，伺服壓力機價格較高，運行成本也比傳統壓力機高。因此，企業需要權衡這兩方面來選擇是否使用伺服壓力機。

⑵在使用伺服壓力機時，由于控制滑塊運動軌跡可以減小模具同工件燜模接觸時間，從而提高模具壽命；但由于應用了伺服技術，生產率提高，每分鐘的打擊頻次增加，又會降低模具壽命。因此，使用伺服壓力機的企業需要在這兩方面尋求一個平衡點。

結束語

伺服技術在鍛造設備上的應用效果正在顯現，特別是對于模具壽命、生產率提高等方面非常令人期待。由于伺服技術的特點，在生產現場需要用戶的技術人員摸索掌握不同系統之間的匹配而產生最優的應用效果。在未來我們有理由相信，伺服技術在鍛造領域的應用會逐漸普及并成為用戶決勝市場的核心競爭力。