制約鍛造自動化發展的因素

文／湯曉東，宋銀生，張駿，郁東·江蘇大洋精鍛有限公司

近年來，我國工業產業迅速發展，對產品的產能和質量提出了更高的要求，需要更加先進、柔性及高效的自動化生產設備。同時，當前科學技術的進步，產品的多方位發展速度加快，生存周期逐漸縮短，相關產業的市場競爭越來越激烈。對于鍛造行業而言，需要與時俱進，加大對鍛造自動化生產工藝技術的研發力度，從而生產出高技術含量、低價格及高質量的產品，更好地滿足市場競爭需求。然而現階段鍛造自動化發展中面臨著一些制約因素，需要鍛造產業從業者進行深入分析，并提出行之有效的應對措施。

鍛造自動化發展的必要性

當前我國人力成本呈逐年上升的趨勢，國內人口紅利也大大降低，尤其是在鍛造企業。鍛造企業的生產環境比較差，生產人員每天都身處于高溫且充斥著噪聲、灰塵的環境中進行作業，加上生產人員幾乎都在40 歲以上年齡，有的生產人員的年齡甚至超過45歲，圖1 為某鍛造企業的人員年齡結構統計情況。所以，目前我國鍛造企業普遍面臨著人工難找、人工貴等問題，為能夠改變這一現狀，鍛造企業就必須盡快轉變自身的發展模式，大力推進鍛造自動化發展。同時，我國提出了“中國制造2025”發展戰略目標，為鍛造企業今后的發展指明了方向，也就是朝著精密化、市場化、綠色化及自動化的方向發展。精密化主要指未來高精密鍛件將會成為市場主流，鍛造設備能夠實現無出入的準確精密生產；市場化指通過有效利用先進設備，生產出更加精密化、優質化的高精密鍛件；綠色化主要指通過運用綠色環保的設備，減少能耗，降低污染；自動化主要指通過全自動化的生產線來節省大量的人工與時間，減少企業的資源投入，提高生產效益。

圖1 某鍛造企業的人員年齡結構統計情況

鍛造自動化發展的優勢：⑴節省人工成本，通過應用鍛造自動化設備，能夠完成一鍵操作，提高鍛造生產的自動化程度，能夠在一定時間內用更少的人工來生產出更多高質量的鍛件，圖2 為我公司兩條鍛造自動化生產線；⑵確保產品的精準度，鍛造自動化設備通過運用各種高精度檢測技術、生產技術等，來有效保證鍛件的精準度；⑶提高生產效率，鍛造自動化設備的運行周期較為嚴謹和規律，能夠達到快速交貨的目的，并減少原材料的損耗，促進鍛造企業的高速發展。可以說，通過推動鍛造自動化發展，能夠解決鍛造企業招工難、人工貴、效率低等諸多問題。

圖2 鍛造自動化生產線

制約鍛造自動化發展的主要因素

鍛造企業自身因素

通過相關調查發現，我國大多數鍛造企業在推進鍛造自動化發展的過程中，普遍遇到了以下幾個困難：⑴鍛造設備的穩定性、可靠性與精準度低；⑵鍛造生產線長時間運行的可靠性低；⑶鍛造生產線不同部分的集成與獨立運行；⑷缺乏自動化思維和足夠的自動化人才；⑸由于缺乏明確實施自動化的目的，或是沒有根據自身產品特征與生產技術等要求對自動化設備進行充分考慮，導致產品特性、多樣性和鍛造自動化生產線適應性之間相矛盾。針對上述問題，我國鍛造企業必須注重提高自身產品生產過程的一致性，除了要實現生產節拍的高效性，還要充分考量鍛造生產線的有效生產時間。

同時，制約鍛造企業實現自動化發展的核心問題在于：整線和部分生產工藝的匹配不足，鍛造與輔助機械能力不足，操作人員的綜合素養不足。當前我國逐步引進了國外先進的鍛造生產線技術，并對這些技術進行了消化與吸收，使我國鍛壓裝備企業的技術水平取得了明顯的進步，傳統以單機為主的市場發展模式為了順應時代發展的需求，開始不斷嘗試整機工藝自動化集成，并加大了技術創新力度，在整體設計中重點關注設備參數對工藝的適應性，針對部分無法滿足生產工藝需求的結構，需要加大創新和優化力度，以此來有效提高鍛造企業的自動化生產水平。

鍛造生產設備因素

⑴熱模鍛與螺旋壓力機。熱模鍛和螺旋壓力機難以實現自動化的主要原因是產品與工藝特性、模具冷卻和潤滑系統、夾鉗設計和制造、步進梁、機器人、資金與物流等。現階段這兩類壓力機在我國鍛造領域中已得到較為廣泛的應用，尤其是螺旋壓力機。近年來一些成功的自動化案例就是關于該壓力機的運用，可以說，目前我國螺旋壓力機自動化生產線技術已相對完善和成熟，通過對這一設備的有效應用和探索，研發出了萬噸壓力機、小型伺服直驅壓力機等，顯著提高了鍛造行業的自動化生產水平。

⑵電液錘。電液錘難以實現自動化的主要原因是產品與工藝特性、模具冷卻與潤滑系統、物流與能力控制、前后序匹配及電液錘動作可靠性。基于電液錘的特點，其成形過程導致其實現自動化的難度很大。當前遠程控制技術逐漸在模鍛錘上得到廣泛應用，在很大程度上降低了設備的操作難度，然而該設備對操作技術能力依然有著相對較高的要求，加上粘上模、反復打擊等因素的影響，導致電液錘很難適應機器作業。

實現鍛造自動化發展的有效策略

加大鍛造工藝核心技術的研發力度

在推進鍛造自動化發展過程中，鍛造企業需要充分認識到鍛造自動化發展的關鍵在于工藝與模具，只有確保工藝的科學性與先進性，才能夠延長模具的使用粘性，尤其是多工步成形自動化生產線，只有合理分配成形工步中的材料(圖3)，才能夠保證自動化生產的順利實現。為此，鍛造企業需要加大對產品各種工藝成形控制技術、模具設計與制造技術、模具冷卻和潤滑系統與夾鉗制造技術、弱點控制技術等方面的研究，通過不斷改進和優化這些技術來提高鍛造自動化生產的穩定性與可靠性。

圖3 合理分配成形工步中的材料

注重鍛造自動化人才的培養

在鉆研自動化制造技術的同時，鍛造企業應積極響應我國政府關于鍛造高素質人才培養的號召，加強與本地或是外地院校和科研機構的合作，共同建立產學研合作基地與大學生就業創業基地。結合我國鍛造產業發展需求和企業發展戰略目標，編制科學、有效的鍛造自動化人才培養計劃，從而為企業輸送更多優秀的自動化人才。同時，企業需要加強對現有鍛造生產操作人員的教育培訓，定期安排其前往國內外先進的鍛造生產企業學習和交流，從而不斷提高操作人員的業務能力和技術水平。通過上述措施，即可從根本上解決目前我國鍛造企業自動化發展中存在的人才短缺現象。

政府提供必要的幫扶

為更好地實現鍛造自動化，政府有關部門需要為鍛造企業提供一定的幫扶，具體如下：舉辦關于鍛造技術交流和產品座談會、展覽；舉辦鍛造自動化、智能化相關技術培訓；構建“頭腦風暴”專家庫，為鍛造企業提供市場觀察、技術咨詢等服務。

結語

綜上所述，在新時期背景下，我國鍛造行業由于受到人工貴、效率低等多方面因素的影響，導致其在向著自動化、智能化的方向發展時，面臨著諸多的問題和困難。為此，鍛造企業首先要從自身找原因，不斷優化和創新自動化生產工藝技術，并與多方合作，加大自動化人才培養力度，而有關部門也應在行動上給予幫助和支持，從而共同推動我國鍛造行業的自動化發展。