自動(dòng)化技術(shù)在沖壓生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

裴興權(quán) 朱型成 梁育榕

摘要：在現(xiàn)今生活當(dāng)中，沖壓生產(chǎn)制品具有較多的應(yīng)用，且在市場當(dāng)中也具有較大的需求。就目前來說，人們對于沖壓生產(chǎn)品質(zhì)也具有了更大的要求，需要能夠通過自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用更好的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。在本文中，將就自動(dòng)化技術(shù)在沖壓生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢進(jìn)行一定的研究。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù);沖壓生產(chǎn);應(yīng)用;發(fā)展趨勢

1?????? 引言

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，自動(dòng)化技術(shù)在多個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域當(dāng)中得到了應(yīng)用。其中，我國沖壓加工技術(shù)獲得了多年的發(fā)展，并逐漸達(dá)到了較高的技術(shù)水平，且在發(fā)展當(dāng)中也形成了集研究生產(chǎn)與開發(fā)的一套完整體系。為了能夠使我國的沖壓生產(chǎn)效果得到更好的表現(xiàn)，更好的滿足目前生產(chǎn)當(dāng)中的應(yīng)用需求，則需要能夠在沖壓生產(chǎn)當(dāng)中做好自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)做好技術(shù)發(fā)展趨勢的把握。

2?????? 自動(dòng)化技術(shù)

對于自動(dòng)化技術(shù)來說，是一種綜合性技術(shù)，同系統(tǒng)工程液壓氣壓技術(shù)控制類自動(dòng)控制與計(jì)算機(jī)技術(shù)等具有十分密切的聯(lián)系。其中，計(jì)算機(jī)與控制論對自動(dòng)化技術(shù)具有較大的影響。在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用主要及通過機(jī)械組合、數(shù)字計(jì)算機(jī)等技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的管理與調(diào)整，更好的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。

3?????? 沖壓生產(chǎn)

在現(xiàn)今我國工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，沖壓生產(chǎn)是重要的組成部分，具體來說，即通過專用沖壓設(shè)備在動(dòng)力的作用下，使模具當(dāng)中的板料獲得變形力發(fā)生變形，形成具有相應(yīng)性能、形狀與尺寸的產(chǎn)品零件。在具體沖壓加工當(dāng)中，設(shè)備、板料與模具是其中的主要要素。對于沖壓來說，其是一種金屬冷變形加工方式，簡稱沖壓，也是對金屬進(jìn)行塑形加工的一種方式。

4?????? 沖壓機(jī)發(fā)展

4.1?? 傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)線

在汽車生產(chǎn)當(dāng)中，車身結(jié)構(gòu)件與覆蓋件可以說是沖壓件的主體，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，主要通過大型沖壓生產(chǎn)線進(jìn)行。在上世紀(jì)70年代以前，主要即通過工件翻轉(zhuǎn)裝置，以機(jī)械、人工方式進(jìn)行上下料，形成的半機(jī)械化生產(chǎn)線。而在90年代后期，為了能夠?qū)鹘y(tǒng)壓力機(jī)在生產(chǎn)當(dāng)中存在的公稱力不及時(shí)、沖擊速度過高等問題進(jìn)行解決，在新沖壓生產(chǎn)線建設(shè)當(dāng)中，則較多的對多連桿技術(shù)進(jìn)行了使用。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，其在滑塊拉延當(dāng)中具有均勻的特點(diǎn)，速度較慢，在空行程具有較快的運(yùn)行速度以及較高的生產(chǎn)效率;第二，具有較大的拉延深度，最大深度能夠達(dá)到320mm;第三，通過較小偏心距對較大的滑塊行程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在上下料方面更為便利。

4.2?? 單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化沖壓線

該技術(shù)也是沖壓生產(chǎn)當(dāng)中經(jīng)常應(yīng)用到的工藝技術(shù)，通常具有4-6臺(tái)壓力機(jī)的配置，包括有碼垛系統(tǒng)、上下料機(jī)械手與拆垛系統(tǒng)等。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，具有生產(chǎn)安全性高、柔性好以及穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，具有較小的資金占用，適合應(yīng)用在高質(zhì)量、多車型、小批量的沖壓生產(chǎn)當(dāng)中，而在技術(shù)不斷發(fā)展中，該技術(shù)也應(yīng)用到了拉伸墊數(shù)字控制技術(shù)、全自動(dòng)換模系統(tǒng)與運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)等，有效的提升了單機(jī)聯(lián)線生產(chǎn)效率水平。

4.3?? 大型多工位壓力機(jī)

這是較為先進(jìn)的板材沖壓設(shè)備。對于大型多工位壓力機(jī)來說，其通常由自動(dòng)送料系統(tǒng)、拆垛機(jī)與大型壓力機(jī)這幾部分組成，同手工送料流水線相比具有更高的生產(chǎn)效率，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中具有制件質(zhì)量高以及生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，適合應(yīng)用在汽車的大批量沖壓生產(chǎn)當(dāng)中。在我國，該類壓力機(jī)因具有較高的造價(jià)以及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中受到了一定的限制。

4.4?? 其他壓力機(jī)

對于上述壓力機(jī)來說，主要是應(yīng)用在汽車外覆蓋件沖壓設(shè)備，除了這部分技術(shù)以外，伺服壓力機(jī)也是較為先進(jìn)的壓力機(jī)類型。同常規(guī)壓力機(jī)相比，其在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的優(yōu)勢體現(xiàn)在：第一，能夠根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求調(diào)整滑塊的形成，對無效行程進(jìn)行完全的消除，具有較高的生產(chǎn)效率;第二，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，能夠?qū)瑝K狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整，具有較高的精確性，能夠?qū)Ξa(chǎn)品毛刺出現(xiàn)起到有效的抑制效果;第三，在運(yùn)行當(dāng)中具有較低的噪聲以及較小的過程振動(dòng)，能夠有效提升模具壽命;第四，可以沒定滑塊速度曲線和下死點(diǎn)停留等工藝需要的特殊工作模式，柔性超高;第五，無離合器，驅(qū)動(dòng)部件較少，潤滑油與電力損耗少，節(jié)能效果超強(qiáng)。

5?????? 技術(shù)應(yīng)用情況

就目前來說，沖壓產(chǎn)品在我國經(jīng)濟(jì)當(dāng)中的各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，包括有醫(yī)療器械、交通運(yùn)輸、航天航空與機(jī)械電子等都離不開沖壓件的使用。

不僅整合產(chǎn)業(yè)具有該技術(shù)的涉及，我們每一個(gè)人也同沖壓產(chǎn)品具有十分密切的聯(lián)系，在汽車、火車當(dāng)中的很多沖壓件，以及轎車的車身與車架等零件等，都是經(jīng)過沖壓加工獲得的。此外，人們生活當(dāng)中的相關(guān)產(chǎn)品有手表、電視、攝像機(jī)、自行車、不銹鋼餐具、電腦硬件等也都將應(yīng)用到?jīng)_壓技術(shù)。在現(xiàn)今的沖壓生產(chǎn)當(dāng)中，已經(jīng)具有了較多自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，其主要包括有：

5.1?? 人工機(jī)器人技術(shù)

在現(xiàn)今汽車工業(yè)不斷發(fā)展當(dāng)中，在沖壓生產(chǎn)中工業(yè)機(jī)器人得到了應(yīng)用。在材料方面，在以往生產(chǎn)當(dāng)中，板材是主要的材料，卷料是輔助材料。在技術(shù)發(fā)展中，卷料是主要的材料，而板料成為了輔助生產(chǎn)材料。在毛坯下料設(shè)備方面，也從以往的普通剪板機(jī)發(fā)展到了目前的開卷落料自動(dòng)化裝置。在實(shí)際沖壓生產(chǎn)當(dāng)中，機(jī)器人對零部件、卷材的堆垛進(jìn)行承擔(dān)，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)等方面都得到了有效的應(yīng)用。在此過程當(dāng)中，通過機(jī)器人的使用，不僅能夠?qū)σ酝a(chǎn)當(dāng)中工作人員無法完成的工作進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，對失誤率進(jìn)行有效的降低，無論是在材料的使用率，生產(chǎn)效率，還是產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面都具有較好的表現(xiàn)。

5.2?? 仿真技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，人們在產(chǎn)品生產(chǎn)等方面也獲得了新的技術(shù)以及新的成就。其中，仿真技術(shù)是近年來較為熱門的一項(xiàng)技術(shù)，能夠?qū)⒅参?、?dòng)物等特性在具體生產(chǎn)當(dāng)中進(jìn)行使用。通過沖壓生產(chǎn)領(lǐng)域中該技術(shù)的應(yīng)用，則能夠?qū)δ＞叩脑O(shè)計(jì)方式進(jìn)行有效的改進(jìn)與優(yōu)化，能夠?qū)δ＞吖I(yè)技術(shù)的進(jìn)一步提升，在生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量的控制方面都具有較好的應(yīng)用價(jià)值。在具體技術(shù)應(yīng)用中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)人財(cái)物相關(guān)資源的有效節(jié)約，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益水平的提升，且能夠使企業(yè)生產(chǎn)在集約化、規(guī)模化方面獲得好的表現(xiàn)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、擴(kuò)大再生產(chǎn)等方面發(fā)揮出了重要的作用。

6?????? 技術(shù)發(fā)展趨勢

在自動(dòng)化技術(shù)不斷發(fā)展當(dāng)中，柔性制造技術(shù)也因此出現(xiàn)與發(fā)展，也可以說是技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。對于柔性制造系統(tǒng)來說，其由信息流、加工與物流這幾個(gè)子系統(tǒng)組成，在信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、制造技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)工程、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。成組技術(shù)是該工藝的應(yīng)用基礎(chǔ)，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，能夠以成組的方式做好工藝過程確定，對適應(yīng)的工件、模具、沖壓設(shè)備進(jìn)行選擇與應(yīng)用，由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一進(jìn)行控制與調(diào)整，以此在一定范圍內(nèi)以高效、成批的方式生產(chǎn)工件，且能夠根據(jù)市場需求對產(chǎn)品進(jìn)行隨時(shí)的改變。該系統(tǒng)同時(shí)具有生產(chǎn)管理與加工制造兩種功能，能夠?qū)⑵髽I(yè)當(dāng)中相互獨(dú)立生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理、工程設(shè)計(jì)過程，通過計(jì)算機(jī)軟硬件的支撐應(yīng)用形成對有機(jī)、完整系統(tǒng)的構(gòu)建與覆蓋，以此對全局動(dòng)態(tài)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)?？梢哉f，柔性制造技術(shù)是目前世界領(lǐng)域內(nèi)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)類型，能夠?yàn)槲磥砥髽I(yè)的發(fā)展提供良好的發(fā)展前景，也是目前機(jī)械制造業(yè)發(fā)展當(dāng)中的主要生產(chǎn)模式。

在汽車零件生產(chǎn)當(dāng)中，柔性制造技術(shù)可以說是重要的技術(shù)進(jìn)步。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，沖壓生產(chǎn)設(shè)備數(shù)控化特征的存在，則為沖壓生產(chǎn)線自動(dòng)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)打下了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，在脫機(jī)編程、柔性傳送、機(jī)外仿真等技術(shù)不斷發(fā)展完善當(dāng)中，包括有模具自動(dòng)識(shí)別提取、自動(dòng)倉庫、工作參數(shù)自動(dòng)調(diào)整等功能模具系統(tǒng)也具有了實(shí)用化特點(diǎn)，以此體現(xiàn)出汽車零部件柔性化技術(shù)具有了成熟的特征，以此使大型覆蓋件在生產(chǎn)當(dāng)中的按照訂單生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)與個(gè)性化生產(chǎn)成為了可能。該技術(shù)的特征主要體現(xiàn)在：第一，功能柔性化。在設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中，能夠?qū)Χ喾N加工任務(wù)進(jìn)行完成，能夠較好的實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)目標(biāo)，以此在對設(shè)備利用率有效提升的基礎(chǔ)上，對加工周期進(jìn)行有效的縮短;第二，操作柔性化。對于加工工藝相同的工件來說，能夠以多種方式加工，保證在機(jī)器發(fā)生故障問題時(shí)也能夠根據(jù)實(shí)際需求以動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行調(diào)度;第三，路徑柔性化。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，可以通過制造系統(tǒng)多種路徑完成對工件的加工，在對機(jī)床負(fù)荷有效平衡的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)在刀具磨損、機(jī)床故障等情況下也具有可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行特點(diǎn);第四，加工柔性化。能夠同時(shí)加工生產(chǎn)多種產(chǎn)品，具有混合柔性特征，以多樣化產(chǎn)品的生產(chǎn)與提供，對客戶的相關(guān)要求進(jìn)行有效的滿足。

生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)方面，主要由一定數(shù)量的單動(dòng)壓力機(jī)同一臺(tái)雙動(dòng)壓力機(jī)以串聯(lián)的方式進(jìn)行設(shè)置。在雙動(dòng)壓力機(jī)前，具有拆垛裝置的設(shè)置，在單動(dòng)壓力機(jī)同雙動(dòng)壓力機(jī)之間具有上下料裝置的設(shè)置，在不同單動(dòng)壓力機(jī)間也具有上下料裝置的設(shè)置，在串聯(lián)的末尾位置，為碼垛裝置。除此以外，生產(chǎn)線當(dāng)中也具有故障檢測系統(tǒng)、快速換模系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)與自動(dòng)快速調(diào)整系統(tǒng)這幾部分。

在未來發(fā)展當(dāng)中，沖壓生產(chǎn)柔性技術(shù)還將獲得進(jìn)一步的發(fā)展，其主要的發(fā)展方向?yàn)椋旱谝唬瑔卧c小型化。為了能夠使更多的企業(yè)在生產(chǎn)當(dāng)中對柔性制造技術(shù)進(jìn)行使用，在未來發(fā)展中，柔性技術(shù)將從目前大型復(fù)雜系統(tǒng)逐漸向著單元化以及小型化的方向發(fā)展，以此保證不能夠在靈活性、經(jīng)濟(jì)型以及可靠性等方面獲得好的表現(xiàn);第二，集成化與模塊化。在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，為了能夠使廠家能夠結(jié)合自身生產(chǎn)需求，以有選擇、分期的方式對系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)備進(jìn)行購買，在不斷設(shè)置的過程中逐步集成與擴(kuò)展、最終形成具有更強(qiáng)大功能的系統(tǒng)，就目前來說，柔性系統(tǒng)軟硬件也將向著模塊化方向發(fā)展;第三，控制智能化。對工藝參數(shù)、材料做好在線檢測系統(tǒng)的建立，當(dāng)工藝參數(shù)、材料性能在生產(chǎn)當(dāng)中發(fā)生波動(dòng)或者變化情況時(shí)，系統(tǒng)則能夠?qū)?shù)的瞬時(shí)量值進(jìn)行確定，通過計(jì)算機(jī)優(yōu)化軟件、模擬分析軟件對參數(shù)變化后形成的工藝參數(shù)組合進(jìn)行確定。系統(tǒng)在對工藝參數(shù)調(diào)整后，則能夠?qū)_壓過程進(jìn)行有效的自適應(yīng)控制處理，在不斷積累生產(chǎn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為后續(xù)加工工藝優(yōu)化活動(dòng)的進(jìn)行打下良好的基礎(chǔ)。

7結(jié)束語

在上文中，我們對自動(dòng)化技術(shù)在沖壓生產(chǎn)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢進(jìn)行了一定的研究?？梢哉f，在現(xiàn)今機(jī)械制造當(dāng)中，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，因其在產(chǎn)品質(zhì)量控制以及效率提升等方面的良好表現(xiàn)，得到了企業(yè)的接受與應(yīng)用，在沖壓生產(chǎn)過程當(dāng)中，也需要能夠做好自動(dòng)化技術(shù)的積極研發(fā)應(yīng)用，以此進(jìn)一步提升沖壓生產(chǎn)水平。

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