鈑金智能工廠之沖割復合單元

文/馬正平，王銳，單安陽，許俊·江蘇亞威機床股份有限公司

經過多年快速發展，我國的鈑金加工行業取得了令人矚目的成就，目前正由世界鈑金加工制造大國發展為精密鈑金加工強國。從應用角度講，鈑金加工是非常重要的金屬加工技術，在新的歷史發展階段，迫切需要高速、高精度、綠色裝備來取代技術落后、能效較低的老舊裝備，《中國制造2025》也已將“高檔數控機床裝備”列入十大重點突破發展領域之一。

為了滿足市場不斷提高的個性化需求，亞威股份提出了沖壓、切割復合加工的工藝方法，研制了國內領先的伺服數控沖壓激光切割復合單元（以下簡稱沖割復合單元，圖1），實現了沖壓成形和異形板料切割的高效復合加工，提高了淺拉深成形和復雜形狀的切割效率。以多樣化的加工工藝組合形式，多品種、小批量的生產模式，滿足了用戶更加柔性化、智能化的加工需求。

圖1 伺服數控沖壓激光切割復合單元

關鍵技術研究

沖割復合單元在智能控制技術、工藝復合技術等方面擁有了核心競爭力，提高了國內金屬板材加工的整體工藝水平，實現了金屬板材加工行業由單機生產向自動化集成制造的跨越。其中包涵的關鍵技術有：

⑴通過對精密鈑金加工多場景、多融合工藝梳理，形成基于BP神經網絡學習的多場景激光加工工藝數據庫，建立沖壓成形標準工藝模型庫，開發沖壓、成形、打標、切割等復合加工工藝。

⑵研究多通道、多插補軸實時切換及多坐標系變換等控制技術，研發可動態重構的分布式集成控制系統，實現成套裝備應用工藝優化和集成控制。

⑶研究鈑金件制作三維特征提取技術、工序優化技術，研究切割路徑最優規劃及動態模具干涉避讓等技術，實現鈑金加工工藝自動編程。

⑷通過核心裝備研制以及鈑金制造生產線組成單元的模塊化分解，形成鈑金制造生產系統個性化、快速定制解決方案。

⑸研究開放式架構控制系統、異構通信協議轉換與實時可靠傳輸技術，實現控制系統對鈑金生產快速重構的支撐與生產運營的智能管控，研究裝備故障機理模型，開發工業互聯網大數據平臺，實現裝備故障智能服務。

主要技術創新點

⑴沖壓切割復合加工的工藝技術。提出了沖壓、切割復合加工的工藝方法（圖2），研發了基于BP神經網絡的自學習激光切割工藝數據庫，研制了國內領先的數控沖壓激光切割復合單元。實現了沖壓成形和異形板料切割的高效復合加工，提高了淺拉深成形和復雜形狀切割的效率。采用多軸聯動加工，板材利用率達90%以上。國內獨創的多軸剛性聯動技術，達到沖割聯動精度±0.15mm、沖頭沖壓頻次2000cpm的國際先進水平。

圖2 沖壓、切割復合加工的工藝方法

⑵系統模塊化設計的控制技術。研制底層控制模型、開發核心多軸插補算法，實現復雜切割路徑自動分解、效率優化；研發了伺服沖頭分段控制技術，實現伺服柔性沖壓；提出了插補軸實時切換及多坐標系變換技術，研制了專有工藝模型和分布式集成控制的核心系統，實現機床沖孔、成形、滾壓、激光切割等多重工藝于一體復合加工工藝，典型工件相對傳統加工方式效率提高2倍以上。

⑶裝備高性能化的集成技術。沖割復合單元中大量使用精密加工件、精密鈑金件和伺服驅動、數控系統等配套件，在功能覆蓋、規格參數（表1）、性能參數（表2）上達到國際先進同行的水平，具有較好的性價比。研發產品已通過國家鑄造鍛壓機械產品質量監督檢驗中心性能檢測、行業專家科技成果鑒定，在典型工件成品效率上，對標國際先進同行，在精度、效率等性能指標上與國外產品基本在同一水平。

表1 主要規格參數

表2 主要性能參數

市場應用效益

沖割復合單元規模化生產后，向家電、IT、電氣、機械、軍工等重要用戶提供了一批高質量的精密鈑金加工復合單元和智能生產線，取代原有進口裝備，保障了自主安全可控；產品采用的全電伺服技術，實現高效、節能，為我國“碳中和、碳達峰”作出貢獻；促進傳動控制、數控系統等技術國產化水平的提高，帶動了周邊形成新的機械制造產業群。

國內首臺HPML-30510數控沖壓切割復合單元，率先在上海某知名公司成功投產。截止2022年，產品在江蘇、吉林、安徽、浙江、山東等多個省市的智能制造企業得到了推廣應用，形成了很好的行業示范效應，取得了良好的經濟效益，迅速占據了國內市場最大的份額。國外中高端市場對目標產品的個性化需求強，給亞威股份推進智能復合單元國際化提供了市場空間。亞威智能復合單元和生產線以此向國際化切入，在業內產生了較大影響，得到市場的認可，替代進口影響力顯著，目前沖割復合單元已相繼在越南、墨西哥、加拿大等國家得到推廣應用。

結束語

本文包含了沖割復合單元的鈑金智能工廠解決方案，可以靈活適配“成形拉伸、異形切割”的加工需求，滿足“預見式、網絡式”的智能服務，將鈑金制造業從多臺常規單機設備升級到智能產線的同時，減少產線占地面積和調度對象，為整合更加靈活的加工產線提供了可能。沖割復合單元突破了精密鈑金加工裝備核心技術，填補了我國機床制造業在此領域的空白，打破了此類裝備長期被國外企業壟斷的格局，是實現中高端裝備國產化替代的成功之作。

別名：藏布峽谷

號稱：地球上最后的秘境

谷長：504.9千米

美譽：植物類型博物館、動物王國

解讀：億萬年喜馬拉雅造山和雅魯藏布江水的沖刷 最淺最深五千米的落差是四季的距離 是雪谷冰川到熱帶雨林 是涓涓細流至波瀾壯闊的征程

深度大于寬度谷坡陡峻的谷地。V形谷的一種。

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