制約鍛造自動(dòng)化發(fā)展的因素分析

文／中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)

2021 年5 月18 日～20 日，中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)在山東威海舉辦了“2021 鍛造自動(dòng)化及信息化技術(shù)研討會(huì)”，會(huì)議上針對(duì)鍛造行業(yè)的熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題進(jìn)行了調(diào)研，以了解企業(yè)最關(guān)注的問題，從而利于以后更好地開展活動(dòng)，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。調(diào)研表共設(shè)計(jì)了9 個(gè)問題，共收到有效調(diào)查問卷97 份，反饋信息總結(jié)如下。

實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化必然性的決定因素

實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化必然性的決定因素統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖1，從結(jié)果來看：行業(yè)對(duì)實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的目的比較一致，通過鍛造自動(dòng)化的實(shí)施，解決目前企業(yè)由于作業(yè)環(huán)境惡劣導(dǎo)致的一線操作人員匱乏的問題是吸引企業(yè)實(shí)施鍛造自動(dòng)化的主要原因，同時(shí)產(chǎn)品生產(chǎn)過程一致性的提升也是一個(gè)關(guān)鍵因素；自動(dòng)化實(shí)施對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)拍的影響出現(xiàn)了不同的看法，對(duì)高效自動(dòng)化生產(chǎn)不再僅僅局限于節(jié)拍的高效，而是更多的開始考慮生產(chǎn)線的有效生產(chǎn)時(shí)間。

圖1 實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的必然性取決于哪方面

實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的難點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的難點(diǎn)中，選擇產(chǎn)品特性及多樣性與鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線適應(yīng)性的矛盾的有72 人，占所調(diào)研中的比例最大，確實(shí)代表多數(shù)鍛造企業(yè)在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過程中遇到的難點(diǎn)問題；其他的問題因企業(yè)不同出現(xiàn)的問題也都不一樣，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的路上需要結(jié)合企業(yè)本身情況來解決問題；很多企業(yè)由于實(shí)施自動(dòng)化的目的性不明確，或者沒有結(jié)合自身的產(chǎn)品特點(diǎn)、生產(chǎn)工藝要素去考慮，導(dǎo)致實(shí)際效果不佳，今后鍛造自動(dòng)化的發(fā)展將更多的考慮如何適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)的需求。具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的難點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的核心問題

選擇整線及部分工藝匹配的有76 人，鍛造及輔助機(jī)械能力的有29 人，操作人員技術(shù)能力的有7 人，此外，還有鍛造鉗爪改進(jìn)、自動(dòng)化和工藝的有效結(jié)合、投入產(chǎn)出回報(bào)率等問題，具體統(tǒng)計(jì)見圖2。近年來隨著對(duì)國(guó)外先進(jìn)鍛造生產(chǎn)線技術(shù)的引進(jìn)消化和吸收，國(guó)內(nèi)鍛壓裝備企業(yè)的技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，原來以單機(jī)為主的市場(chǎng)模式為了適應(yīng)行業(yè)需求的不斷變化，也開始在整機(jī)工藝自動(dòng)化集成上進(jìn)行不斷的嘗試和技術(shù)創(chuàng)新，為了適應(yīng)不斷變化的工藝需要，在整機(jī)設(shè)計(jì)上也開始更多地考慮設(shè)備參數(shù)對(duì)工藝的適應(yīng)性。對(duì)于一些不能適應(yīng)生產(chǎn)工藝需要的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化再創(chuàng)新，從而更好的服務(wù)于行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。

圖2 實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的核心問題

制約熱模鍛/螺旋壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的因素

從圖3 和圖4 可知，產(chǎn)品及工藝特性占比較高，分別為47 與41 人；模具冷卻與潤(rùn)滑系統(tǒng)次之，分別為42 與25 人；夾鉗設(shè)計(jì)和制造分別為29 人與20人；機(jī)器人分別為17 與16 人；制約熱模鍛壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的還有步進(jìn)梁，其他的還有資金與物流。這兩類壓力機(jī)目前在行業(yè)內(nèi)占有比例較高，特別是螺旋壓力機(jī)，近幾年成功的自動(dòng)化案例就是最先從螺旋壓力機(jī)開始的。應(yīng)該說目前行業(yè)內(nèi)，螺旋壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，無論是萬噸壓力機(jī)還是小型的伺服直驅(qū)壓力機(jī)；甚至一些大型的摩擦壓力機(jī)也得益于自動(dòng)化的普及，迎來了市場(chǎng)的發(fā)展期。

圖3 制約熱模鍛壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的問題

圖4 制約螺旋壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的問題

制約電液錘實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的因素

從圖5 同樣看出，制約電液錘實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的最主要問題是產(chǎn)品及工藝特性(35 人)，夾鉗設(shè)計(jì)和制造(22 人)、模具冷卻與潤(rùn)滑系統(tǒng)(20 人)次之，其他就是物流、能量控制，前后序匹配、電液錘動(dòng)作穩(wěn)定性。從設(shè)備特點(diǎn)分析，電液錘成形過程造成了這一類設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的難度較大。近年來，隨著程控技術(shù)在模鍛錘上的應(yīng)用越來越多，設(shè)備操作的困難程度也有不同程度的下降，但是，對(duì)操作技能的要求仍然高于其他類型的設(shè)備。由于多次打擊、粘上模等問題的影響，電液錘對(duì)于機(jī)器人的適應(yīng)性也比其他設(shè)備要差一些。

圖5 制約電液錘實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的問題

實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的工藝核心技術(shù)

實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化工藝的核心技術(shù)是產(chǎn)品各工藝成形控制(50)，模具設(shè)計(jì)和制造(39)及模具冷卻與潤(rùn)滑系統(tǒng)(37)也非常重要，其次為零件轉(zhuǎn)運(yùn)定位(30)、夾鉗設(shè)計(jì)和制造(30)、產(chǎn)品特性(28)、飛邊控制(17)，其他像弱電控制系統(tǒng)、非接觸式傳感器與工藝間的選配和頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、夾取位置設(shè)計(jì)也是企業(yè)比較關(guān)注的問題，具體統(tǒng)計(jì)見圖6。自動(dòng)化工藝的核心是工藝和模具，模具壽命的高低主要取決于工藝的合理性和先進(jìn)性，特別是多工步成形自動(dòng)化生產(chǎn)線，成形工步中材料分配的合理性是保障自動(dòng)化生產(chǎn)的前提條件，同時(shí)還有2 個(gè)關(guān)鍵的要素，模具加工(材料)和模具潤(rùn)滑，這也是目前決定自動(dòng)化生產(chǎn)能夠穩(wěn)定可靠的重要組成部分。

圖6 實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化的工藝核心技術(shù)

企業(yè)如何培養(yǎng)鍛造自動(dòng)化人才

從圖7 中可知企業(yè)除了和高校、科研機(jī)構(gòu)結(jié)合培訓(xùn)之外，更多的是公司內(nèi)部培訓(xùn)(68)，其次是人才外部引進(jìn)(36)，還有就是設(shè)備供應(yīng)商的培訓(xùn)、作業(yè)交流、行業(yè)分工。作為傳統(tǒng)的基礎(chǔ)行業(yè)，經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)傳承在鍛造企業(yè)中仍然起主導(dǎo)作用，因此，加強(qiáng)內(nèi)部培訓(xùn)是保障企業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)和技術(shù)傳承的基石，同時(shí)將高校培養(yǎng)作為企業(yè)人才培養(yǎng)的有力補(bǔ)充，這樣才能從根本上解決目前行業(yè)中存在的人才短缺現(xiàn)象。

圖7 企業(yè)如何培養(yǎng)鍛造自動(dòng)化人才

公司希望得到鍛壓協(xié)會(huì)什么幫助

實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化，公司希望得到鍛壓協(xié)會(huì)什么幫助的結(jié)果見圖8，技術(shù)交流、培訓(xùn)、咨詢和宣傳是企業(yè)最希望協(xié)會(huì)開展的活動(dòng)。鍛造行業(yè)從自動(dòng)化和信息化向數(shù)字化和智能化邁進(jìn)，需要一個(gè)過程，需要做好自動(dòng)化、信息化的每一個(gè)步驟方可實(shí)現(xiàn)智能化。這些需要協(xié)會(huì)與企業(yè)間更緊密的交流，中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì)應(yīng)該做的和能為大家做的工作如下：

圖8 實(shí)現(xiàn)鍛造自動(dòng)化，公司希望得到鍛壓協(xié)會(huì)什么幫助

⑴組織相關(guān)鍛造技術(shù)交流及產(chǎn)品推介會(huì)議、展覽，促進(jìn)行業(yè)向前發(fā)展；

⑵組織鍛造自動(dòng)化及信息化相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)；

⑶協(xié)會(huì)擁有“頭腦風(fēng)暴”專家?guī)欤蔀樾袠I(yè)企業(yè)提供技術(shù)咨詢和行業(yè)觀察等服務(wù)；

⑷協(xié)會(huì)擁有專業(yè)的《鍛造與沖壓》雜志和中國(guó)鍛壓網(wǎng)及維德視頻網(wǎng)等新媒體的團(tuán)隊(duì)，可為行業(yè)內(nèi)企業(yè)提供更專業(yè)和針對(duì)性的宣傳推廣。