自动化技术在冲压生产中的应用及发展趋势

裴兴权 朱型成 梁育榕

摘要：在现今生活当中，冲压生产制品具有较多的应用，且在市场当中也具有较大的需求。就目前来说，人们对于冲压生产品质也具有了更大的要求，需要能够通过自动化技术的应用更好的实现目标。在本文中，将就自动化技术在冲压生产中的应用及发展趋势进行一定的研究。

关键词：自动化技术;冲压生产;应用;发展趋势

1       引言

在科学技术不断发展的过程中，自动化技术在多个行业与领域当中得到了应用。其中，我国冲压加工技术获得了多年的发展，并逐渐达到了较高的技术水平，且在发展当中也形成了集研究生产与开发的一套完整体系。为了能够使我国的冲压生产效果得到更好的表现，更好的满足目前生产当中的应用需求，则需要能够在冲压生产当中做好自动化技术的应用，同时做好技术发展趋势的把握。

2       自动化技术

对于自动化技术来说，是一种综合性技术，同系统工程液压气压技术控制类自动控制与计算机技术等具有十分密切的联系。其中，计算机与控制论对自动化技术具有较大的影响。在工业生产当中，自动化技术的应用主要及通过机械组合、数字计算机等技术的应用进行工业生产的管理与调整，更好的实现生产目标。

3       冲压生产

在现今我国工业生产当中，冲压生产是重要的组成部分，具体来说，即通过专用冲压设备在动力的作用下，使模具当中的板料获得变形力发生变形，形成具有相应性能、形状与尺寸的产品零件。在具体冲压加工当中，设备、板料与模具是其中的主要要素。对于冲压来说，其是一种金属冷变形加工方式，簡称冲压，也是对金属进行塑形加工的一种方式。

4       冲压机发展

4.1   传统冲压生产线

在汽车生产当中，车身结构件与覆盖件可以说是冲压件的主体，在实际生产当中，主要通过大型冲压生产线进行。在上世纪70年代以前，主要即通过工件翻转装置，以机械、人工方式进行上下料，形成的半机械化生产线。而在90年代后期，为了能够对传统压力机在生产当中存在的公称力不及时、冲击速度过高等问题进行解决，在新冲压生产线建设当中，则较多的对多连杆技术进行了使用。在实际应用当中，其在滑块拉延当中具有均匀的特点，速度较慢，在空行程具有较快的运行速度以及较高的生产效率;第二，具有较大的拉延深度，最大深度能够达到320mm;第三，通过较小偏心距对较大的滑块行程进行实现，在上下料方面更为便利。

4.2   单机联线自动化冲压线

该技术也是冲压生产当中经常应用到的工艺技术，通常具有4-6台压力机的配置，包括有码垛系统、上下料机械手与拆垛系统等。在实际应用当中，具有生产安全性高、柔性好以及稳定可靠等特点。该技术在实际应用当中，具有较小的资金占用，适合应用在高质量、多车型、小批量的冲压生产当中，而在技术不断发展中，该技术也应用到了拉伸垫数字控制技术、全自动换模系统与运行数据监控技术等，有效的提升了单机联线生产效率水平。

4.3   大型多工位压力机

这是较为先进的板材冲压设备。对于大型多工位压力机来说，其通常由自动送料系统、拆垛机与大型压力机这几部分组成，同手工送料流水线相比具有更高的生产效率，在实际应用当中具有制件质量高以及生产效率高的特点，适合应用在汽车的大批量冲压生产当中。在我国，该类压力机因具有较高的造价以及复杂的结构，在实际应用当中受到了一定的限制。

4.4   其他压力机

对于上述压力机来说，主要是应用在汽车外覆盖件冲压设备，除了这部分技术以外，伺服压力机也是较为先进的压力机类型。同常规压力机相比，其在实际应用当中的优势体现在：第一，能够根据实际生产需求调整滑块的形成，对无效行程进行完全的消除，具有较高的生产效率;第二，在实际运行当中，能够对滑块状态进行实时的调整，具有较高的精确性，能够对产品毛刺出现起到有效的抑制效果;第三，在运行当中具有较低的噪声以及较小的过程振动，能够有效提升模具寿命;第四，可以没定滑块速度曲线和下死点停留等工艺需要的特殊工作模式，柔性超高;第五，无离合器，驱动部件较少，润滑油与电力损耗少，节能效果超强。

5       技术应用情况

就目前来说，冲压产品在我国经济当中的各个领域得到了应用，包括有医疗器械、交通运输、航天航空与机械电子等都离不开冲压件的使用。

不仅整合产业具有该技术的涉及，我们每一个人也同冲压产品具有十分密切的联系，在汽车、火车当中的很多冲压件，以及轿车的车身与车架等零件等，都是经过冲压加工获得的。此外，人们生活当中的相关产品有手表、电视、摄像机、自行车、不锈钢餐具、电脑硬件等也都将应用到冲压技术。在现今的冲压生产当中，已经具有了较多自动化技术的应用，其主要包括有：

5.1   人工机器人技术

在现今汽车工业不断发展当中，在冲压生产中工业机器人得到了应用。在材料方面，在以往生产当中，板材是主要的材料，卷料是辅助材料。在技术发展中，卷料是主要的材料，而板料成为了辅助生产材料。在毛坯下料设备方面，也从以往的普通剪板机发展到了目前的开卷落料自动化装置。在实际冲压生产当中，机器人对零部件、卷材的堆垛进行承担，在设计、生产等方面都得到了有效的应用。在此过程当中，通过机器人的使用，不仅能够对以往生产当中工作人员无法完成的工作进行了实现，对失误率进行有效的降低，无论是在材料的使用率，生产效率，还是产品质量控制等方面都具有较好的表现。

5.2   仿真技术

在科学技术不断发展的过程中，人们在产品生产等方面也获得了新的技术以及新的成就。其中，仿真技术是近年来较为热门的一项技术，能够将植物、动物等特性在具体生产当中进行使用。通过冲压生产领域中该技术的应用，则能够对模具的设计方式进行有效的改进与优化，能够对模具工业技术的进一步提升，在生产效率、生产质量的控制方面都具有较好的应用价值。在具体技术应用中，不仅能够实现人财物相关资源的有效节约，实现企业经济效益水平的提升，且能够使企业生产在集约化、规模化方面获得好的表现，在国民经济发展、扩大再生产等方面发挥出了重要的作用。

6       技术发展趋势

在自动化技术不断发展当中，柔性制造技术也因此出现与发展，也可以说是技术发展的必然产物。对于柔性制造系统来说，其由信息流、加工与物流这几个子系统组成，在信息技术、自动化技术、制造技术应用的基础上，实现对系统工程、微电子学、计算机等技术的有机结合。成组技术是该工艺的应用基础，在实际应用当中，能够以成组的方式做好工艺过程确定，对适应的工件、模具、冲压设备进行选择与应用，由计算机统一进行控制与调整，以此在一定范围内以高效、成批的方式生产工件，且能够根据市场需求对产品进行随時的改变。该系统同时具有生产管理与加工制造两种功能，能够将企业当中相互独立生产制造、经营管理、工程设计过程，通过计算机软硬件的支撑应用形成对有机、完整系统的构建与覆盖，以此对全局动态优化目标进行实现。可以说，柔性制造技术是目前世界领域内先进的科学技术类型，能够为未来企业的发展提供良好的发展前景，也是目前机械制造业发展当中的主要生产模式。

在汽车零件生产当中，柔性制造技术可以说是重要的技术进步。该技术在实际应用中，冲压生产设备数控化特征的存在，则为冲压生产线自动化目标的实现打下了良好的基础。同时，在脱机编程、柔性传送、机外仿真等技术不断发展完善当中，包括有模具自动识别提取、自动仓库、工作参数自动调整等功能模具系统也具有了实用化特点，以此体现出汽车零部件柔性化技术具有了成熟的特征，以此使大型覆盖件在生产当中的按照订单生产、准时生产与个性化生产成为了可能。该技术的特征主要体现在：第一，功能柔性化。在设备运行当中，能够对多种加工任务进行完成，能够较好的实现批量生产目标，以此在对设备利用率有效提升的基础上，对加工周期进行有效的缩短;第二，操作柔性化。对于加工工艺相同的工件来说，能够以多种方式加工，保证在机器发生故障问题时也能够根据实际需求以动态的方式进行调度;第三，路径柔性化。在实际生产当中，可以通过制造系统多种路径完成对工件的加工，在对机床负荷有效平衡的基础上，使系统在刀具磨损、机床故障等情况下也具有可靠、稳定的运行特点;第四，加工柔性化。能够同时加工生产多种产品，具有混合柔性特征，以多样化产品的生产与提供，对客户的相关要求进行有效的满足。

生产线结构方面，主要由一定数量的单动压力机同一台双动压力机以串联的方式进行设置。在双动压力机前，具有拆垛装置的设置，在单动压力机同双动压力机之间具有上下料装置的设置，在不同单动压力机间也具有上下料装置的设置，在串联的末尾位置，为码垛装置。除此以外，生产线当中也具有故障检测系统、快速换模系统、运输系统与自动快速调整系统这几部分。

在未来发展当中，冲压生产柔性技术还将获得进一步的发展，其主要的发展方向为：第一，单元化与小型化。为了能够使更多的企业在生产当中对柔性制造技术进行使用，在未来发展中，柔性技术将从目前大型复杂系统逐渐向着单元化以及小型化的方向发展，以此保证不能够在灵活性、经济型以及可靠性等方面获得好的表现;第二，集成化与模块化。在实际生产当中，为了能够使厂家能够结合自身生产需求，以有选择、分期的方式对系统当中设备进行购买，在不断设置的过程中逐步集成与扩展、最终形成具有更强大功能的系统，就目前来说，柔性系统软硬件也将向着模块化方向发展;第三，控制智能化。对工艺参数、材料做好在线检测系统的建立，当工艺参数、材料性能在生产当中发生波动或者变化情况时，系统则能够对参数的瞬时量值进行确定，通过计算机优化软件、模拟分析软件对参数变化后形成的工艺参数组合进行确定。系统在对工艺参数调整后，则能够对冲压过程进行有效的自适应控制处理，在不断积累生产数据的基础上，为后续加工工艺优化活动的进行打下良好的基础。

7结束语

在上文中，我们对自动化技术在冲压生产中的应用及发展趋势进行了一定的研究。可以说，在现今机械制造当中，自动化技术已经得到了广泛的应用，因其在产品质量控制以及效率提升等方面的良好表现，得到了企业的接受与应用，在冲压生产过程当中，也需要能够做好自动化技术的积极研发应用，以此进一步提升冲压生产水平。

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