我國沖壓設(shè)備的發(fā)展概況及發(fā)展趨勢

李廣娟

摘 要：經(jīng)過一二十年的快速發(fā)展，我國的沖壓設(shè)備產(chǎn)業(yè)已初見規(guī)模，當(dāng)前在政策導(dǎo)向和市場拉動(dòng)的聯(lián)合作用下，產(chǎn)品規(guī)格和檔次開始進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級時(shí)期。中國制造沖壓設(shè)備與國際沖壓的發(fā)展趨勢日趨接軌。目前，國內(nèi)外整個(gè)沖壓設(shè)備企業(yè)發(fā)展都很迅猛，對沖壓設(shè)備的需求量也是劇增，國內(nèi)外市場容量很大。尤其是2000年以來，隨著生活水平的提高，居民對汽車的需求量激增，整個(gè)汽車工業(yè)發(fā)展迅速，帶動(dòng)著國內(nèi)外沖壓設(shè)備制造企業(yè)市場需求旺盛。

關(guān)鍵詞：沖壓設(shè)備；概況；發(fā)展趨勢

一、引言

現(xiàn)在，國內(nèi)中低檔沖壓設(shè)備產(chǎn)品的市場，基本由國內(nèi)廠家占領(lǐng)。但是，伴隨著國內(nèi)家電（微型電機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯、微型變壓器EI鐵芯等）、微電子行業(yè)（各種形式的引線框架、精密接插件等）的快速發(fā)展，加上國內(nèi)模具制造水平的日益提高，對精密沖壓設(shè)備的需求日益旺盛，大大促進(jìn)了國內(nèi)精密沖床相關(guān)廠家的快速發(fā)展。國內(nèi)在研發(fā)技術(shù)上普遍采取跟隨策略，與國外先進(jìn)企業(yè)的差距在逐步縮小，極大程度的滿足了國內(nèi)中低端市場需求，但與國外高端機(jī)型相比，仍有較大的差距。

二、沖壓設(shè)備的發(fā)展概況

在人類社會(huì)的發(fā)展歷程中，通過沖壓的方式進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)有著悠久的歷史。沖壓作為塑性零件加工的最基本方法，廣泛的應(yīng)用于板料零件的加工。沖壓加工不僅可以加工金屬類的材料，也可以加工非金屬材料。沖壓加工時(shí)，通過模具的作用，使材料在受壓的過程中，在內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，由于材料內(nèi)部應(yīng)力的增大而促使材料發(fā)生塑性變形進(jìn)而獲得零件一定的形狀、性能和尺寸。沖壓的生產(chǎn)過程主要靠模具與沖壓機(jī)床來完成，操作簡單、生產(chǎn)率高、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，可以獲得其他加工方法無法制造且形狀復(fù)雜的零件。在沖壓加工過程中，大部分情況下不需要對材料進(jìn)行加熱，也不需要切削掉大量的材料，所以其同時(shí)具有節(jié)能、節(jié)約材料的特點(diǎn)。因此，沖壓生產(chǎn)以產(chǎn)品質(zhì)量好、制造成本低、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在家電、汽車、航空航天、日常生活用品等幾乎所有的制造行業(yè)。

到了21世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代，向著以信息為特征的技術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。作為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的標(biāo)志之一的汽車工業(yè)，更是被當(dāng)今世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家和新興工業(yè)國家列為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展主導(dǎo)了沖壓技術(shù)及裝備的發(fā)展，沖壓技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步基本圍繞汽車工業(yè)的發(fā)展而進(jìn)行。激烈的市場競爭促使汽車更新?lián)Q代的速度明顯加快，產(chǎn)品的市場壽命周期進(jìn)一步縮短；與此同時(shí)，汽車變型品種日益增多，現(xiàn)代汽車工業(yè)生產(chǎn)日益呈現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模化、車型個(gè)性化，車型批量小、車型變化快、多車型共線生產(chǎn)、車身覆蓋件大型化一體化的特征。傳統(tǒng)的加工單一品種的剛性生產(chǎn)線顯然已不適應(yīng)這種特征和市場形勢發(fā)展的要求，其升級換代產(chǎn)品具有高柔性和高效率的自動(dòng)化鍛壓設(shè)備，成為世界沖壓技術(shù)及裝備發(fā)展的主要潮流。而且，經(jīng)濟(jì)全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了生產(chǎn)制造廠商之間的競爭，更是提出了快速反應(yīng)市場的要求，沖壓設(shè)備制造業(yè)對柔性自動(dòng)化技術(shù)及裝備的要求迫切而強(qiáng)烈，沖壓工業(yè)的柔性自動(dòng)化發(fā)展需要不斷加快。同時(shí)，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動(dòng)化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動(dòng)化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。

三、沖壓設(shè)備的發(fā)展趨勢

美國、德國、日本的汽車工業(yè)如此發(fā)達(dá)，得益于其沖壓技術(shù)及裝備的領(lǐng)先地位。當(dāng)前的世界沖壓技術(shù)及裝備即壓力機(jī)向以下幾個(gè)方面發(fā)展：

（一）沖壓設(shè)備自動(dòng)化

1.單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化

配置為5-6臺壓力機(jī)，配備拆垛、上下料機(jī)械手，穿梭翻轉(zhuǎn)裝備和碼垛裝置，全線總長約60米，安全性高，沖壓質(zhì)量好。由于工件傳送距離長，工件的上下料換向和雙動(dòng)拉伸必須用工件翻轉(zhuǎn)裝備。這種單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化沖壓技術(shù)的生產(chǎn)節(jié)拍最高為6-9次/分，設(shè)備維修工件量大。

2.大型多工位壓力機(jī)

到八十年代中期，國外沖壓技術(shù)發(fā)展到大型三坐標(biāo)多工位壓力機(jī)自動(dòng)化連續(xù)沖壓，由拆垛機(jī)，大型壓力機(jī)，三坐標(biāo)工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位組成，生產(chǎn)節(jié)拍可達(dá)16-25次/分。其主要特點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高，是手工送料流水線的4-5倍，是單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)生產(chǎn)線的2-3倍；全自動(dòng)化、智能化，整個(gè)多工位壓力機(jī)系統(tǒng)只需2-3人進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)模具更換時(shí)，只需輸入要換模具的編號，其余工作自動(dòng)完成，整個(gè)換模時(shí)間只需5分鐘，換模的同時(shí)對多工位壓力機(jī)運(yùn)行特征作智能化調(diào)整；特別是配有電子三坐標(biāo)送料多工位的壓力機(jī)，可以根據(jù)模具隨意調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)路徑和時(shí)間，不僅能沖壓大型覆蓋件，而且能沖壓小型零件。當(dāng)沖壓小型零件時(shí)，送料距減短，節(jié)拍提高，通過合理的模具布置，可一次沖壓2-3零件，具有充分的自由度，柔性極強(qiáng)。電子多工位送料壓力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，工件處理最優(yōu)化，工件轉(zhuǎn)換迅速，維修量低，診斷性能好，成本低，與現(xiàn)有壓力機(jī)的適應(yīng)性強(qiáng)，售后服務(wù)遠(yuǎn)程通訊好。美國的多工位壓力機(jī)基本都采用了電子伺服三坐標(biāo)送料。

八十年代中期以后，美國通用汽車公司牽頭，大規(guī)模地用多工位壓力機(jī)改造原有的單機(jī)沖壓線。據(jù)美國精密鍛壓協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，美國三大汽車公司680多條沖壓線中，有70%為多工位壓力機(jī)；日本在美國的35條沖壓線中，有24臺多工位壓力機(jī)，占69%；日本國內(nèi)的250條沖壓線中，有80多臺多工位壓力機(jī)，占32%；而且，美國已經(jīng)出現(xiàn)了一些只用多工位壓力機(jī)的汽車沖壓廠，一些新投資改造的汽車廠和新建汽車廠的這種發(fā)展趨勢更為明顯。

大型多工位壓力機(jī)集機(jī)械、電子、控制和檢測技術(shù)為一體，全自動(dòng)，智能化，操作安全，沖壓件綜合成本低，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，制件質(zhì)量高，滿足了汽車工業(yè)大批量生產(chǎn)的需要。并且，壓力機(jī)自身的技術(shù)和性能，在近十多年的實(shí)踐中得到不斷完善和發(fā)展，如：拉伸工位采用變速多連桿機(jī)構(gòu)，數(shù)控液壓拉伸墊代替雙動(dòng)壓機(jī)、現(xiàn)場總線控制技術(shù)等。

以一臺多工位壓力機(jī)系統(tǒng)代替一條由5-6臺壓機(jī)組成的沖壓線，按同規(guī)模沖壓生產(chǎn)量比較，設(shè)備投資可減少20%-40%，能量消耗減少50%-70%，沖壓件綜合成本可節(jié)約40-50%，而且節(jié)省了大量生產(chǎn)面積和設(shè)備投資，降低了工人數(shù)量。endprint

可進(jìn)行柔性沖壓生產(chǎn)的大型多工位壓力機(jī)，代表了當(dāng)今國際鍛壓技術(shù)的最高水平，是目前世界上大型覆蓋件沖壓設(shè)備的最高級發(fā)展階段，也是車身覆蓋件沖壓成型生產(chǎn)的發(fā)展方向。

（二）高速化復(fù)合化相結(jié)合，提高加工效率

提高生產(chǎn)率是永恒的追求目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)沖壓加工的沖壓設(shè)備理所當(dāng)然成為各國實(shí)力的重要砝碼，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機(jī)械的高速化研究，高速度、高剛度和高精度是高速壓力機(jī)的最重要的三大特性，必須共同考慮，缺一不可。在追求高速化加工的同時(shí)，還必須盡可能縮短生產(chǎn)輔助時(shí)間，以取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在數(shù)控壓機(jī)上配備伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三坐標(biāo)上下料裝置，可使沖壓中心實(shí)現(xiàn)高效板材加工。

將幾種工藝或幾個(gè)工序復(fù)合在一臺機(jī)床上完成，是當(dāng)前各類機(jī)床大幅壓縮生產(chǎn)輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率的重要技術(shù)途徑，在鍛壓機(jī)械上也得到了成功應(yīng)用，效果十分顯著。如：德國、美國、日本已相繼開發(fā)出激光一步?jīng)_復(fù)合機(jī)，將模具沖切與激光切割有機(jī)地結(jié)合起來，工件一次上料即可完成沖孔、沖切、翻邊、淺拉伸、切割等多道工序，最大限度地節(jié)省了輔助時(shí)間，特別適合孔型多而復(fù)雜的面板類工件的加工及多品種小批量板料加工。

（三）沖壓設(shè)備控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

沖壓產(chǎn)品面臨的重要挑戰(zhàn)之一，是如何更具柔性，以適應(yīng)“及時(shí)生產(chǎn)”的要求。沖壓設(shè)備用戶要求設(shè)備的所有控制功能集成化，從而實(shí)現(xiàn)全套模具的菜單化管理，主要包括滑塊行程調(diào)整、平衡器氣壓的調(diào)整、氣墊行程調(diào)整，以及自動(dòng)化控制系統(tǒng)等各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)定。

沖壓設(shè)備控制系統(tǒng)的集成化，可通過單一操作接口實(shí)現(xiàn)所有壓力機(jī)和模具的各項(xiàng)控制功能，包括故障診斷、模具菜單配置、可編程限位開關(guān)和模具監(jiān)控的調(diào)整等，并使設(shè)備的維修保養(yǎng)更加方便，而且明顯增加壓力機(jī)的有效工作時(shí)間。

具有現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)、互動(dòng)操作性、分散功能模塊、開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場總線技術(shù)，是沖床控制技術(shù)的發(fā)展方向，對實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化具有明顯也推動(dòng)作用。

（四）注重環(huán)境保護(hù)是當(dāng)今世界性的潮流

許多國外沖壓設(shè)備愈來愈重視環(huán)保問題，如在數(shù)控轉(zhuǎn)塔壓力機(jī)上，工作臺普遍采用柔性的尼龍刷支撐代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滾珠支撐，以減少噪聲污染；變速壓機(jī)實(shí)現(xiàn)快速下降，慢速?zèng)_裁工件，快速回程，使振動(dòng)和噪聲大大降低。特別是歐洲市場，已基本貫徹ISO14000系列標(biāo)準(zhǔn)，沖壓設(shè)備必須通過CE認(rèn)證。

四、結(jié)束語

目前，與國際一流沖壓設(shè)備生產(chǎn)制造企業(yè)相比，我國沖機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)計(jì)制造能力還存在一定的差距。我國沖壓設(shè)備的發(fā)展，在國家政策導(dǎo)向和市場需求拉動(dòng)的聯(lián)合作用下，目前正處于一個(gè)轉(zhuǎn)型期。轉(zhuǎn)型成功后的國內(nèi)沖壓設(shè)備行業(yè)，依據(jù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)和產(chǎn)品的性價(jià)比優(yōu)勢，將具備一定的國際市場競爭力，界時(shí)中國制造沖床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將突破一個(gè)新的高度！

參考文獻(xiàn)：

[1]會(huì)田工程技術(shù)（上海）有限公司.會(huì)田沖壓手冊[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

[2]王孝培 主編.沖壓手冊（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[3]王春生.沖壓工藝設(shè)備的技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展[J].機(jī)械工人（熱加工），2006，（12）：10.

[4]宋擁政，齊俊河主編.中國金屬成形行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展（2008）[C].北京：中國鍛壓協(xié)會(huì)，2008.

[5]王平，葉曉葦.沖壓加工設(shè)備及自動(dòng)化[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.endprint