自動化生產(chǎn)線與機器人應(yīng)用引發(fā)鍛壓生產(chǎn)工藝變革——2013中國國際金屬成形展覽會特別報道

本刊記者 王建宏 李貴霞 朱光明 張 靜

2013年9月24～27日，作為《金屬加工》雜志一直跟蹤參與并報道的中國國際金屬成形展覽會，如期在上海世博館召開，本屆展會主題為“智能與綠色 & 轉(zhuǎn)型與升級”。從展會看，展品緊密扣題，展示了大量節(jié)能節(jié)材、減少污染排放、降噪、降低勞動強度、增加有效工作時間、提高產(chǎn)品精度、增加柔性加工、提高產(chǎn)品質(zhì)量及美觀的產(chǎn)品與相關(guān)技術(shù)。以零部件而言，采用新工藝節(jié)能降耗、采用有色金屬新材料、提升產(chǎn)品表面質(zhì)量是其最大特點。以鍛壓設(shè)備而言，配備自動化裝置與機器人的鍛造、沖壓高效生產(chǎn)線是2013年最顯著的特點。

螺旋壓力機配套機器人成自動鍛造生產(chǎn)線

記者在展會現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，越來越多壓力機設(shè)備商與機器人廠商聯(lián)合研制自動鍛造生產(chǎn)線，實現(xiàn)了鍛件上下料的自動化，如武漢新威奇、安陽鍛壓、湖北富升等，且已交付用戶使用。

以武漢新威奇為例，2009年由其研發(fā)的電動螺旋壓力機半軸齒輪自動化鍛造生產(chǎn)線在青島膠州投入生產(chǎn)，該生產(chǎn)線由中頻加熱爐、J58K－1000型數(shù)控電動螺旋壓力機、J58K－630型數(shù)控電動螺旋壓力機、自動噴石墨裝置、上下料機器人及其他輔助設(shè)備組成。實現(xiàn)了從原料加熱→上料→粗鍛→噴石墨→鍛件移位→精鍛→下料等全過程的無人化全自動操作，上下料采用ABB公司鑄造專家版6自由度工業(yè)機器人。隨后，2010～2012年第二、第三條半軸齒輪全自動鍛造生產(chǎn)線陸續(xù)交付并實現(xiàn)投產(chǎn)，并且在原有基礎(chǔ)上對鍛造工藝進行了改進，研發(fā)了最新的粗鍛齒面朝上、精鍛齒面朝下的新工藝。

熱模鍛壓力機采用機器人或步進梁傳送裝置

熱模鍛壓力機是主要的模鍛設(shè)備之一，適用于大批量、精度高的模鍛產(chǎn)品，廣泛用于汽車、航空等領(lǐng)域。目前發(fā)展趨勢是熱模鍛線采用機器人或步進梁自動傳送裝置，實現(xiàn)毛坯下料、加熱、模鍛、切邊及精整等工藝過程的自動化。目前SMS、伏龍涅什、小松、栗本、住友、精勇精鍛、富京、二重、揚鍛等有相關(guān)產(chǎn)品和周邊技術(shù)。展會現(xiàn)場本刊記者目睹了中國二重EXY168MN熱模鍛自動鍛造線項目及相關(guān)合作協(xié)議和技術(shù)。此項目機器人系統(tǒng)部分來源于濰坊西水。

據(jù)了解，此熱模鍛自動鍛造線在行業(yè)內(nèi)是比較少的，本刊記者在收稿中獲知一拖鍛造廠有EXY125MN鍛壓機，其關(guān)鍵設(shè)備引進德國先進技術(shù)，與輥鍛機、切邊機、扭擰機及校正機，并配以機械手和運輸鏈，組成了一條自動化生產(chǎn)線，壓力機可以完成壓彎、預(yù)鍛工序，生產(chǎn)鍛件主要為曲軸、前梁、齒輪等，由于所生產(chǎn)的零件精度高，生產(chǎn)效率也高，因此，在現(xiàn)代化的汽車工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。

德國鍛壓設(shè)備商拉斯科公司是鍛錘的先驅(qū)，也是世界上少數(shù)將變頻器應(yīng)用到螺旋壓力機上的企業(yè)。拉斯科在鍛造自動化方面，1974年開發(fā)了第一臺LASCO鍛造機器人，1995年開發(fā)了第一臺用在全液壓雙動模鍛錘的LASCO鍛造機器人，2001年開發(fā)了以主從動方式為基礎(chǔ)的鍛造機器人。此次展會，拉斯科展出的鍛造工業(yè)自動化專家系統(tǒng)，全自動鍛錘生產(chǎn)線引起了用戶的關(guān)注。此條生產(chǎn)線包括全液壓雙動模鍛錘，配備專用夾鉗的兩個鍛造機器人，以及自動上料、卸料系統(tǒng)。

機器人尤其多軸機器人，在鍛壓行業(yè)如裝配、搬運、拆垛、碼垛、上下料、噴涂等環(huán)節(jié)的廣泛應(yīng)用，引發(fā)廠商悉數(shù)在展會亮相，如庫卡、發(fā)那科等。

傳統(tǒng)步進梁采用來自主機的動力，或單獨采用液壓、氣動或電動機來實現(xiàn)步進工作，往往存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，制造和維護困難，適應(yīng)面窄等缺點，此次庫卡展出的步進式機器人，通過機器人驅(qū)動式步進系統(tǒng)實現(xiàn)梁的步進動作，極大地簡化了傳統(tǒng)步進梁結(jié)構(gòu)。通過移動機器人即可實現(xiàn)快速換模，而無需拆裝步進梁。而通過更換夾緊塊，調(diào)整步進距離與機器人運動軌跡就能適應(yīng)不同產(chǎn)品生產(chǎn)需求，極大提高了系統(tǒng)柔性。

中國二重EXY168MN熱模鍛自動鍛造線項目

發(fā)那科

庫卡

拉斯科鍛造工業(yè)自動化專家系統(tǒng)展位

發(fā)那科M－710/50ic機器人鍛壓工件上下料系統(tǒng)，通過專業(yè)減震結(jié)構(gòu)設(shè)計手爪，提升系統(tǒng)節(jié)拍及系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，在鍛壓動作過程中，保證機器人手爪始終夾持工件；手爪散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計，管線特殊材料隔熱保護及機器人軟浮動功能，夾持高溫鍛件實現(xiàn)穩(wěn)定鍛打，從而避免鍛打動作完成后瞬間抬起工作，工件卡模和產(chǎn)生位移精度等問題。

伺服及數(shù)控系統(tǒng)提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品精度

伺服沖壓壓力機是以伺服電動機為動力源，同時具有伺服控制電路系統(tǒng)來驅(qū)動的沖壓機械，具有節(jié)能、工藝靈活、加工材料及產(chǎn)品多樣化等優(yōu)點。被稱為第三代壓力機技術(shù)的伺服沖及高速沖最初由日本會田、小松公司推出，天田、AMINO、FUJI-STEEL、放電精密、H&F等公司跟進，使得伺服沖床短時間內(nèi)占到日本機械30%以上。隨之歐美企業(yè)跟進，美國WIEDEMANN、W.A.WHITNEY、德國舒勒、通快、NIXOORF DARADORN、西班牙法格、瑞士RASKIN等公司都進行了研究，發(fā)展很快。

本屆展會有會田、揚力、舒勒、小松、金豐、協(xié)易、中興西田等廠家推出可實際應(yīng)用的伺服沖壓設(shè)備。揚州恒佳機械展出了全伺服數(shù)控折彎機，較之液壓傳動具有更快的響應(yīng)速度，同時具有高精度、無油污、低噪聲的優(yōu)勢；板料自動化折彎主要由數(shù)控折彎機、取料和出料站、定位裝置及折彎機器人等組成，能完成自動上料、定位、折彎、卸料等工序，從而加工出尺寸、形狀不同的鈑金制件。

目前，中國大型多工位壓力機在汽車行業(yè)應(yīng)用剛剛起步，是未來發(fā)展趨勢之一。中興西田展出的多工位沖壓聯(lián)機生產(chǎn)線，由兩臺或三臺多工位沖床組成，代替5000kN或更大單機沖床，投資降低達30%，既可連線使用又可單獨使用，靈活高效，維修方便。此聯(lián)機生產(chǎn)線實現(xiàn)8面全程導(dǎo)向，有效地抵抗偏心負荷，強制潤滑，綜合精度高。多工位搬運機械手采用伺服控制，能保持良好同步性，操作簡單。

沖壓自動化裝備應(yīng)用日趨成熟

HB0420型全伺服折彎機

沖壓自動化裝備指材料供給、送料系統(tǒng)、換模、沖壓機調(diào)整與運轉(zhuǎn)、沖壓過程中的檢測報警系統(tǒng)等作業(yè)過程自動化，將這些技術(shù)應(yīng)用到?jīng)_壓生產(chǎn)流水線的相應(yīng)環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)過程的自動化。此次展會展示的主要是拆垛、上下料、沖壓工位間移料裝置，主要特點是生產(chǎn)效率高，可節(jié)省大量生產(chǎn)面積和設(shè)備投資，降低工人數(shù)量。本屆展會上歐立美克、漢達機械、順噠機械等企業(yè)都有展示。

板料數(shù)控自動化折彎機

中興西田多工位沖壓聯(lián)機生產(chǎn)線

歐立美克兩軸伺服RNY機械手

漢達機械工位間移料裝置

順噠機械沖壓三次元移送裝置

山東大王金泰熱沖壓自動生產(chǎn)線展示

歐立美克展出的兩軸伺服RNY機械手，具有極高自由度，是沖壓機間材料搬運的新一代生力軍。裝載AC伺服電動機，機械動作具有極高的自由度，能夠完成多種多樣的動作；漢達機械展出的工位間移料裝置，大幅提高了生產(chǎn)效率。

順噠機械展出的沖壓三次元移送裝置可適用于2000～10000kN沖壓壓力機，此移送裝置采用日本富士伺服電動機及Motion伺服驅(qū)動系統(tǒng)，送料桿采用鋁擠型管材配合線形滑軌及精密滾珠與螺桿傳動，可準(zhǔn)確、穩(wěn)定搬運工件，高效率同步計算機處理通信模組，避免傳送裝置相互干涉，安全性高。

山東大王金泰超高強度鋼板熱沖壓成形生產(chǎn)線在現(xiàn)場也進行了展示，此項目拆垛系統(tǒng)設(shè)有定位、無料檢測裝置、對中機構(gòu)、料片雙張檢測機構(gòu)；上料機構(gòu)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，靈活組合可實現(xiàn)單料片、雙料片、四料片上下料；換模方式為雙移動工作臺T型側(cè)移出，整線實現(xiàn)完全自動化控制。

（20131024）

編后語：

隨著近年來，人力成本增加，行業(yè)發(fā)展形勢趨于節(jié)能減排、高效環(huán)保，帶來了對企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的訴求，不少企業(yè)已在自動化方面進行了投入，生產(chǎn)效率得到提高，人力成本得到降低，實現(xiàn)了企業(yè)的跨越式發(fā)展。本屆展會就自動化方面，無論是在鍛壓行業(yè)的機器人、伺服數(shù)控技術(shù)、沖壓自動化裝置，還是多工位聯(lián)線生產(chǎn)，亦或是整套自動化生產(chǎn)線等，都吸引了參觀者的駐足與關(guān)注，相信自動化生產(chǎn)線與機器人的應(yīng)用將極大推進鍛壓行業(yè)的快速發(fā)展與升級，引發(fā)鍛壓界的巨大變革。