我國沖壓設備的發展概況及發展趨勢

李廣娟

摘 要：經過一二十年的快速發展，我國的沖壓設備產業已初見規模，當前在政策導向和市場拉動的聯合作用下，產品規格和檔次開始進入轉型升級時期。中國制造沖壓設備與國際沖壓的發展趨勢日趨接軌。目前，國內外整個沖壓設備企業發展都很迅猛，對沖壓設備的需求量也是劇增，國內外市場容量很大。尤其是2000年以來，隨著生活水平的提高，居民對汽車的需求量激增，整個汽車工業發展迅速，帶動著國內外沖壓設備制造企業市場需求旺盛。

關鍵詞：沖壓設備；概況；發展趨勢

一、引言

現在，國內中低檔沖壓設備產品的市場，基本由國內廠家占領。但是，伴隨著國內家電（微型電機定轉子鐵芯、微型變壓器EI鐵芯等）、微電子行業（各種形式的引線框架、精密接插件等）的快速發展，加上國內模具制造水平的日益提高，對精密沖壓設備的需求日益旺盛，大大促進了國內精密沖床相關廠家的快速發展。國內在研發技術上普遍采取跟隨策略，與國外先進企業的差距在逐步縮小，極大程度的滿足了國內中低端市場需求，但與國外高端機型相比，仍有較大的差距。

二、沖壓設備的發展概況

在人類社會的發展歷程中，通過沖壓的方式進行生產活動有著悠久的歷史。沖壓作為塑性零件加工的最基本方法，廣泛的應用于板料零件的加工。沖壓加工不僅可以加工金屬類的材料，也可以加工非金屬材料。沖壓加工時，通過模具的作用，使材料在受壓的過程中，在內部產生較大的應力，由于材料內部應力的增大而促使材料發生塑性變形進而獲得零件一定的形狀、性能和尺寸。沖壓的生產過程主要靠模具與沖壓機床來完成，操作簡單、生產率高、便于實現自動化生產，可以獲得其他加工方法無法制造且形狀復雜的零件。在沖壓加工過程中，大部分情況下不需要對材料進行加熱，也不需要切削掉大量的材料，所以其同時具有節能、節約材料的特點。因此，沖壓生產以產品質量好、制造成本低、生產效率高等特點，廣泛應用在家電、汽車、航空航天、日常生活用品等幾乎所有的制造行業。

到了21世紀的制造業，正從以機器為特征的傳統技術時代，向著以信息為特征的技術時代邁進，即用信息技術改造和提升傳統產業。作為衡量一個國家工業水平的標志之一的汽車工業，更是被當今世界主要工業發達國家和新興工業國家列為國民經濟支柱產業，其發展主導了沖壓技術及裝備的發展，沖壓技術的發展和進步基本圍繞汽車工業的發展而進行。激烈的市場競爭促使汽車更新換代的速度明顯加快，產品的市場壽命周期進一步縮短；與此同時，汽車變型品種日益增多，現代汽車工業生產日益呈現生產規模化、車型個性化，車型批量小、車型變化快、多車型共線生產、車身覆蓋件大型化一體化的特征。傳統的加工單一品種的剛性生產線顯然已不適應這種特征和市場形勢發展的要求，其升級換代產品具有高柔性和高效率的自動化鍛壓設備，成為世界沖壓技術及裝備發展的主要潮流。而且，經濟全球化和世界市場一體化加速發展，不斷加劇了生產制造廠商之間的競爭，更是提出了快速反應市場的要求，沖壓設備制造業對柔性自動化技術及裝備的要求迫切而強烈，沖壓工業的柔性自動化發展需要不斷加快。同時，微電子技術和信息通信技術的快速發展，為柔性自動化提供了重要的技術支撐，工業裝備的數控化、自動化、柔性化呈現蓬勃發展的態勢。

三、沖壓設備的發展趨勢

美國、德國、日本的汽車工業如此發達，得益于其沖壓技術及裝備的領先地位。當前的世界沖壓技術及裝備即壓力機向以下幾個方面發展：

（一）沖壓設備自動化

1.單機聯線自動化

配置為5-6臺壓力機，配備拆垛、上下料機械手，穿梭翻轉裝備和碼垛裝置，全線總長約60米，安全性高，沖壓質量好。由于工件傳送距離長，工件的上下料換向和雙動拉伸必須用工件翻轉裝備。這種單機聯線自動化沖壓技術的生產節拍最高為6-9次/分，設備維修工件量大。

2.大型多工位壓力機

到八十年代中期，國外沖壓技術發展到大型三坐標多工位壓力機自動化連續沖壓，由拆垛機，大型壓力機，三坐標工件傳送系統和碼垛工位組成，生產節拍可達16-25次/分。其主要特點是：生產效率高，是手工送料流水線的4-5倍，是單機聯線自動生產線的2-3倍；全自動化、智能化，整個多工位壓力機系統只需2-3人進行監控，當模具更換時，只需輸入要換模具的編號，其余工作自動完成，整個換模時間只需5分鐘，換模的同時對多工位壓力機運行特征作智能化調整；特別是配有電子三坐標送料多工位的壓力機，可以根據模具隨意調節運動路徑和時間，不僅能沖壓大型覆蓋件，而且能沖壓小型零件。當沖壓小型零件時，送料距減短，節拍提高，通過合理的模具布置，可一次沖壓2-3零件，具有充分的自由度，柔性極強。電子多工位送料壓力機的優點是生產率高，工件處理最優化，工件轉換迅速，維修量低，診斷性能好，成本低，與現有壓力機的適應性強，售后服務遠程通訊好。美國的多工位壓力機基本都采用了電子伺服三坐標送料。

八十年代中期以后，美國通用汽車公司牽頭，大規模地用多工位壓力機改造原有的單機沖壓線。據美國精密鍛壓協會統計，美國三大汽車公司680多條沖壓線中，有70%為多工位壓力機；日本在美國的35條沖壓線中，有24臺多工位壓力機，占69%；日本國內的250條沖壓線中，有80多臺多工位壓力機，占32%；而且，美國已經出現了一些只用多工位壓力機的汽車沖壓廠，一些新投資改造的汽車廠和新建汽車廠的這種發展趨勢更為明顯。

大型多工位壓力機集機械、電子、控制和檢測技術為一體，全自動，智能化，操作安全，沖壓件綜合成本低，勞動生產率高，制件質量高，滿足了汽車工業大批量生產的需要。并且，壓力機自身的技術和性能，在近十多年的實踐中得到不斷完善和發展，如：拉伸工位采用變速多連桿機構，數控液壓拉伸墊代替雙動壓機、現場總線控制技術等。

以一臺多工位壓力機系統代替一條由5-6臺壓機組成的沖壓線，按同規模沖壓生產量比較，設備投資可減少20%-40%，能量消耗減少50%-70%，沖壓件綜合成本可節約40-50%，而且節省了大量生產面積和設備投資，降低了工人數量。endprint

可進行柔性沖壓生產的大型多工位壓力機，代表了當今國際鍛壓技術的最高水平，是目前世界上大型覆蓋件沖壓設備的最高級發展階段，也是車身覆蓋件沖壓成型生產的發展方向。

（二）高速化復合化相結合，提高加工效率

提高生產率是永恒的追求目標，能夠實現沖壓加工的沖壓設備理所當然成為各國實力的重要砝碼，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機械的高速化研究，高速度、高剛度和高精度是高速壓力機的最重要的三大特性，必須共同考慮，缺一不可。在追求高速化加工的同時，還必須盡可能縮短生產輔助時間，以取得良好的技術經濟效益。在數控壓機上配備伺服電機驅動的三坐標上下料裝置，可使沖壓中心實現高效板材加工。

將幾種工藝或幾個工序復合在一臺機床上完成，是當前各類機床大幅壓縮生產輔助時間，提高生產率的重要技術途徑，在鍛壓機械上也得到了成功應用，效果十分顯著。如：德國、美國、日本已相繼開發出激光一步沖復合機，將模具沖切與激光切割有機地結合起來，工件一次上料即可完成沖孔、沖切、翻邊、淺拉伸、切割等多道工序，最大限度地節省了輔助時間，特別適合孔型多而復雜的面板類工件的加工及多品種小批量板料加工。

（三）沖壓設備控制系統的發展趨勢

沖壓產品面臨的重要挑戰之一，是如何更具柔性，以適應“及時生產”的要求。沖壓設備用戶要求設備的所有控制功能集成化，從而實現全套模具的菜單化管理，主要包括滑塊行程調整、平衡器氣壓的調整、氣墊行程調整，以及自動化控制系統等各個環節的參數設定。

沖壓設備控制系統的集成化，可通過單一操作接口實現所有壓力機和模具的各項控制功能，包括故障診斷、模具菜單配置、可編程限位開關和模具監控的調整等，并使設備的維修保養更加方便，而且明顯增加壓力機的有效工作時間。

具有現場通信網絡、現場設備互聯、互動操作性、分散功能模塊、開放式互聯網絡的現場總線技術，是沖床控制技術的發展方向，對實現自動化具有明顯也推動作用。

（四）注重環境保護是當今世界性的潮流

許多國外沖壓設備愈來愈重視環保問題，如在數控轉塔壓力機上，工作臺普遍采用柔性的尼龍刷支撐代替傳統的滾珠支撐，以減少噪聲污染；變速壓機實現快速下降，慢速沖裁工件，快速回程，使振動和噪聲大大降低。特別是歐洲市場，已基本貫徹ISO14000系列標準，沖壓設備必須通過CE認證。

四、結束語

目前，與國際一流沖壓設備生產制造企業相比，我國沖機生產企業的設計制造能力還存在一定的差距。我國沖壓設備的發展，在國家政策導向和市場需求拉動的聯合作用下，目前正處于一個轉型期。轉型成功后的國內沖壓設備行業，依據具有自主知識產權的核心技術和產品的性價比優勢，將具備一定的國際市場競爭力，界時中國制造沖床產業的發展將突破一個新的高度！

參考文獻：

[1]會田工程技術（上海）有限公司.會田沖壓手冊[M].上海：上海科學技術出版社，2004.

[2]王孝培 主編.沖壓手冊（第3版）[M].北京：機械工業出版社，2012.

[3]王春生.沖壓工藝設備的技術進展與發展[J].機械工人（熱加工），2006，（12）：10.

[4]宋擁政，齊俊河主編.中國金屬成形行業現狀與發展（2008）[C].北京：中國鍛壓協會，2008.

[5]王平，葉曉葦.沖壓加工設備及自動化[M].武漢：華中科技大學出版社，2006.endprint