文/呂洪亮·舒勒貿(mào)易（上海）有限公司濟南分公司

機械模鍛設(shè)備的最新發(fā)展(下)

文/呂洪亮·舒勒貿(mào)易（上海）有限公司濟南分公司

《機械模鍛設(shè)備的最新發(fā)展（上）》見2015年第23期

控制系統(tǒng)的發(fā)展

單機控制系統(tǒng)向著智能化的方向發(fā)展，主要功能有易于操作（錄入簡單、精確預(yù)設(shè)）、在線檢測、數(shù)據(jù)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(shù)（如打擊能量、打擊力、零件厚度、零件溫度等）有監(jiān)控功能并可做出相應(yīng)反應(yīng)，如圖7所示。同時帶有互聯(lián)網(wǎng)連接功能，用戶在家中就可以通過互聯(lián)網(wǎng)了解機器的狀態(tài)。

傳送系統(tǒng)的發(fā)展

伺服技術(shù)為傳送系統(tǒng)帶來更大的柔性，這種柔性主要體現(xiàn)在通過對傳送軌跡編程，可以實現(xiàn)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(qū)動技術(shù)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(chǎn)線的發(fā)展

圖7 厚度測量系統(tǒng)可以監(jiān)控產(chǎn)品批次中厚度超標產(chǎn)品

近幾年，人力成本平均以每年兩位數(shù)的百分比在上升，企業(yè)的負擔(dān)越來越重。另一方面，市場對產(chǎn)品質(zhì)量的要求也在不斷提高，高成品率、高生產(chǎn)率、產(chǎn)品高重復(fù)精度成為企業(yè)追求的目標及競爭優(yōu)勢所在。因此，全自動化生產(chǎn)線也就成為整個行業(yè)重點聚焦的解決方案?？偟膩碇v，全自動模鍛生產(chǎn)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(chǎn)線各有特點，第一種和第二種是目前應(yīng)用最普遍的全自動生產(chǎn)線模式，第三種則因其獨特性有特定的應(yīng)用。

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

全自動化鍛造生產(chǎn)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(chǎn)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(yù)成形、切邊等輔助設(shè)備，可以適合各種熱模鍛件的自動化生產(chǎn)。這種全自動化生產(chǎn)線的速度適中，每年可以生產(chǎn)幾百萬件中小型零件，如大型的曲軸或前軸鍛件，一年產(chǎn)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(shè)備，因此也就具備了生產(chǎn)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(chǎn)線

圖10 機械壓力機配步進梁全自動溫鍛生產(chǎn)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(chǎn)線，主要設(shè)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(fā)揮其最大的產(chǎn)出率。該鍛造生產(chǎn)線生產(chǎn)汽車動力傳動系統(tǒng)零件，生產(chǎn)效率為每分鐘38件，一年產(chǎn)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(chǎn)方式。這種全自動生產(chǎn)線生產(chǎn)速度要比電動螺旋壓力機全自動生產(chǎn)線速度快，適合針對某種鍛件大批量生產(chǎn)。但是由于步進梁傳送柔性的限制，整條生產(chǎn)線的柔性較差，不太適合某些鍛造傳送過程需要翻轉(zhuǎn)的鍛件，也不適合經(jīng)常更換產(chǎn)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(zhuǎn)等原因，導(dǎo)致步進梁傳送不容易實現(xiàn)，從而采用機械壓力機配機器人方案。這種全自動鍛造生產(chǎn)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(chǎn)，可以把預(yù)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(chǎn)速度上有略微提高。這種方案一般是一些習(xí)慣使用機械壓力機的企業(yè)在生產(chǎn)某種鍛件時不得已的選擇。

全自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的發(fā)展

目前，市場上沒有一家公司能夠全部生產(chǎn)全自動鍛造生產(chǎn)線中的各種主機及輔助設(shè)備。每條全自動鍛造生產(chǎn)線都是由不同公司生產(chǎn)的不同設(shè)備組成。因此，各個生產(chǎn)設(shè)備之間的緊密配合是全自動鍛造生產(chǎn)線平穩(wěn)運行的關(guān)鍵。這就對整條生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的提供者提出了嚴格要求——不僅僅要將各個設(shè)備之間連接起來，還需要滿足生產(chǎn)工藝方面的需求。全自動化鍛造生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)最重要也是最基礎(chǔ)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(yīng)該在控制系統(tǒng)里顯示出來。再有，就是對所有設(shè)備控制系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)各個設(shè)備監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、故障預(yù)判及診斷等多種先進功能。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了技術(shù)保證。通過互聯(lián)網(wǎng)，不僅可以實現(xiàn)遠程技術(shù)支持，而且用戶的技術(shù)人員在家里就可以了解生產(chǎn)線的實際問題并及時作出反應(yīng)。

理論及理念的發(fā)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(chǎn)效率，適合長形鍛件等大批量生產(chǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護成本高，對用戶的技術(shù)實力要求相應(yīng)較高。電動螺旋壓力機經(jīng)過多年的創(chuàng)新發(fā)展，特別是直驅(qū)技術(shù)、長滑塊、長導(dǎo)軌的應(yīng)用，解決了抗偏載能力差、精度低等問題，加上結(jié)構(gòu)簡單、維護成本低，生產(chǎn)靈活，適用于各種鍛件的生產(chǎn)，特別適合產(chǎn)品種類多、范圍廣、批量中等或小批量（需要經(jīng)常更換模具）的用戶。

把預(yù)成形等工位都集成到一臺壓力機上提高生產(chǎn)率是一種非常理想的方案。但是，有些鍛件的預(yù)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(xù)鍛造工位的生產(chǎn)速度，得不償失。例如，某些鍛件需要在預(yù)成形工序鍛彎一下，最好的方案就是把預(yù)成形工序分離出來，在生產(chǎn)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(chǎn)速度，同時，由于預(yù)成形壓機的加入，大大提高了整條生產(chǎn)線的柔性，拓寬了可生產(chǎn)產(chǎn)品的范圍。

伺服技術(shù)的優(yōu)勢、局限性及平衡點

伺服技術(shù)應(yīng)用在鍛造設(shè)備中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

⑴通過對運動軌跡進行編程控制，可以提高或降低生產(chǎn)周期，從而提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品成品率及質(zhì)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(diào)整模具（試模）時具有強大的優(yōu)勢，可以驅(qū)動滑塊慢慢靠近下模，并隨時回程，便于模具調(diào)試。

伺服技術(shù)是一種新型技術(shù)，其應(yīng)用的局限性主要有：

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

⑵伺服電機價格較高，設(shè)備投入較大。

任何一種技術(shù)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(shù)的應(yīng)用可以有效地提高生產(chǎn)率、模具壽命，同時節(jié)能降耗。但是，伺服壓力機價格較高，運行成本也比傳統(tǒng)壓力機高。因此，企業(yè)需要權(quán)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(yīng)用了伺服技術(shù)，生產(chǎn)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(yè)需要在這兩方面尋求一個平衡點。

結(jié)束語

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