自動化生產線與機器人應用引發鍛壓生產工藝變革——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 & 轉型與升級”。從展會看，展品緊密扣題，展示了大量節能節材、減少污染排放、降噪、降低勞動強度、增加有效工作時間、提高產品精度、增加柔性加工、提高產品質量及美觀的產品與相關技術。以零部件而言，采用新工藝節能降耗、采用有色金屬新材料、提升產品表面質量是其最大特點。以鍛壓設備而言，配備自動化裝置與機器人的鍛造、沖壓高效生產線是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線

記者在展會現場發現，越來越多壓力機設備商與機器人廠商聯合研制自動鍛造生產線，實現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年由其研發的電動螺旋壓力機半軸齒輪自動化鍛造生產線在青島膠州投入生產，該生產線由中頻加熱爐、J58K－1000型數控電動螺旋壓力機、J58K－630型數控電動螺旋壓力機、自動噴石墨裝置、上下料機器人及其他輔助設備組成。實現了從原料加熱→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自由度工業機器人。隨后，2010～2012年第二、第三條半軸齒輪全自動鍛造生產線陸續交付并實現投產，并且在原有基礎上對鍛造工藝進行了改進，研發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備之一，適用于大批量、精度高的模鍛產品，廣泛用于汽車、航空等領域。目前發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、揚鍛等有相關產品和周邊技術。展會現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合作協議和技術。此項目機器人系統部分來源于濰坊西水。

據了解，此熱模鍛自動鍛造線在行業內是比較少的，本刊記者在收稿中獲知一拖鍛造廠有EXY125MN鍛壓機，其關鍵設備引進德國先進技術，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線，壓力機可以完成壓彎、預鍛工序，生產鍛件主要為曲軸、前梁、齒輪等，由于所生產的零件精度高，生產效率也高，因此，在現代化的汽車工業生產中發揮著重要的作用。

德國鍛壓設備商拉斯科公司是鍛錘的先驅，也是世界上少數將變頻器應用到螺旋壓力機上的企業。拉斯科在鍛造自動化方面，1974年開發了第一臺LASCO鍛造機器人，1995年開發了第一臺用在全液壓雙動模鍛錘的LASCO鍛造機器人，2001年開發了以主從動方式為基礎的鍛造機器人。此次展會，拉斯科展出的鍛造工業自動化專家系統，全自動鍛錘生產線引起了用戶的關注。此條生產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。

機器人尤其多軸機器人，在鍛壓行業如裝配、搬運、拆垛、碼垛、上下料、噴涂等環節的廣泛應用，引發廠商悉數在展會亮相，如庫卡、發那科等。

傳統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步進工作，往往存在結構復雜龐大，制造和維護困難，適應面窄等缺點，此次庫卡展出的步進式機器人，通過機器人驅動式步進系統實現梁的步進動作，極大地簡化了傳統步進梁結構。通過移動機器人即可實現快速換模，而無需拆裝步進梁。而通過更換夾緊塊，調整步進距離與機器人運動軌跡就能適應不同產品生產需求，極大提高了系統柔性。

中國二重EXY168MN熱模鍛自動鍛造線項目

發那科

庫卡

拉斯科鍛造工業自動化專家系統展位

發那科M－710/50ic機器人鍛壓工件上下料系統，通過專業減震結構設計手爪，提升系統節拍及系統穩定性的同時，在鍛壓動作過程中，保證機器人手爪始終夾持工件；手爪散熱結構設計，管線特殊材料隔熱保護及機器人軟浮動功能，夾持高溫鍛件實現穩定鍛打，從而避免鍛打動作完成后瞬間抬起工作，工件卡模和產生位移精度等問題。

伺服及數控系統提升生產效率與產品精度

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來驅動的沖壓機械，具有節能、工藝靈活、加工材料及產品多樣化等優點。被稱為第三代壓力機技術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占到日本機械30%以上。隨之歐美企業跟進，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，發展很快。

本屆展會有會田、揚力、舒勒、小松、金豐、協易、中興西田等廠家推出可實際應用的伺服沖壓設備。揚州恒佳機械展出了全伺服數控折彎機，較之液壓傳動具有更快的響應速度，同時具有高精度、無油污、低噪聲的優勢；板料自動化折彎主要由數控折彎機、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應用剛剛起步，是未來發展趨勢之一。中興西田展出的多工位沖壓聯機生產線，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。此聯機生產線實現8面全程導向，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、換模、沖壓機調整與運轉、沖壓過程中的檢測報警系統等作業過程自動化，將這些技術應用到沖壓生產流水線的相應環節，從而實現沖壓生產過程的自動化。此次展會展示的主要是拆垛、上下料、沖壓工位間移料裝置，主要特點是生產效率高，可節省大量生產面積和設備投資，降低工人數量。本屆展會上歐立美克、漢達機械、順噠機械等企業都有展示。

板料數控自動化折彎機

中興西田多工位沖壓聯機生產線

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伺服驅動系統，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，可準確、穩定搬運工件，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線在現場也進行了展示，此項目拆垛系統設有定位、無料檢測裝置、對中機構、料片雙張檢測機構；上料機構實現標準化，靈活組合可實現單料片、雙料片、四料片上下料；換模方式為雙移動工作臺T型側移出，整線實現完全自動化控制。

（20131024）

編后語：

隨著近年來，人力成本增加，行業發展形勢趨于節能減排、高效環保，帶來了對企業轉型升級的訴求，不少企業已在自動化方面進行了投入，生產效率得到提高，人力成本得到降低，實現了企業的跨越式發展。本屆展會就自動化方面，無論是在鍛壓行業的機器人、伺服數控技術、沖壓自動化裝置，還是多工位聯線生產，亦或是整套自動化生產線等，都吸引了參觀者的駐足與關注，相信自動化生產線與機器人的應用將極大推進鍛壓行業的快速發展與升級，引發鍛壓界的巨大變革。