我国金属板材加工机床的技术发展状况(1)

　　在锻压机械的八大类中，机械压力机、剪切机、折弯机等金属板材加工机床按年生产量(台数)计约占90%以上，按价值量计约占80%以上。从应用角度讲，轿车零件中按件计金属板材冲压件占40%以上，电器、仪表结构件中金属板材冲压件占80%以上。  

　　由此可见，金属板材加工机床在制造领域和应用领域的重要地位。本文以大型机械压力机及大型冲压生产线、数控转塔冲床、数控板料剪切机和数控板料折弯压力机为例，谈谈金属板材加工机床的技术进步与发展。 

　　一、大型机械压力机及大型冲压生产线已跨出国门 

　　1.大型机械压力机 

　　机械压力机是金属板材加工机床最为重要的门类。 

　　(1)年生产量大，占锻压机械的80%以上。  

　　(2)应用范围广，几乎渗透到所有金属板材加工领域。 

　　(3)不可替代性，其经济技术的合理性是其他机床很难替代的。 

　　机械压力机品种繁多，能代表其技术水平和技术进步的，当首推大型机械压力机及其组成的大型冲压生产线。大型冲压生产线通常以大型双动拉深压力机、大型多工位压力机和大型单动压力机为主机，济南二机床集团有限公司和齐齐哈尔二机床集团有限公司是国内的主要生产企业。“八五”以来，这些企业通过技术攻关、自行设计，以及引进德国舒勒、美国维尔森、日本小松等著名公司的设计制造技术，或采取与国外厂商合作生产的方式，将国内大型机械压力机的技术水平提升到了国际先进水平。 

　　济南二机床集团有限公司开发的闭式四点单动压力机、闭式四点双动压力机、闭式四点多连杆压力机等，普遍采用了自动换模控制技术、装模高度和气垫行程检测技术、多功能PLC控制技术、隔膜式离合器制动器及滑块调整预加载装置等多项先进技术，成为大型机械压力机技术进步的代表。 

　　2.大型冲压生产线 

　　在突破单机设计制造技术的基础上，成功开发生产了数十条大型冲压生产线，装备了国内近10家汽车制造企业。典型的大型冲压生产线，由一台双动压力机与数台单动压力机串联布置。双动压力机之前是上料装置，由上料车、液压顶升器、磁力分层器、真空吸盘提升器、双料检测器、磁力辊道、双料排除器、清洗涂油装置和送料装置组成；双动压力机与单动压力机之间的上下料装置由下料器、翻转装置、传送装置和上料器组成；单动压力机之间的上下料装置与之相同，只是无翻转装置；最后一台单动压力机之后是码垛装置，由下料器、传送装置和码垛车组成。此外，大型冲压生产线还配备自动快速换模系统、自动快速调整系统、故障检测系统以及废料排除与运输系统。

　　随着大型多工位压力机的技术成熟和实用化，大型多工位压力机开始替代单动压力机进入自动冲压生产线，代表了先进的组合方式。大型多工位压力机自动冲压生产线，经历了三个阶段的完善与发展。较原始的组合是，一台双动拉深压力机与一台单动大型多工位压力机为主机，二者之间配备一套翻转装置和同步装置，提高了生产节拍，减少了占地面积。此后，带双动拉深工位的多工位压力机问世，催生了第二代自动冲压生产线。 

　　第二代生产线仅以一台带双动拉深工位的多工位压力机为主机，在其前后分别配备拆垛装置和码垛装置，便组成了一条自动冲压生产线，配置大为简化。此类多工位压力机多为四柱三滑块结构，第一工位是双动拉深工位，其余工位为单动冲压工位。由于拉深工位采取了反向拉深的方式，从而避免了工件的翻转，因此不需要翻转装置，使生产率进一步提高，占地面积进一步减小。第三阶段，出现了带数控液压气垫的大型多工位压力机，抛弃了传统的双动拉深工艺理念，真正将拉深与其他冲压工艺组合到一台压力机上完成。自动冲压生产线的主机是带数控液压气垫的多工位压力机，主机前后配备拆垛装置和码垛装置。数控液压气垫是该类生产线的技术核心，气垫通过四角控制，可调节拉深工件的压边力，从而实现单动深拉深。由于采用数控液压气垫使单动压力机代替了传统的双动压力机，简化了压力机的结构，取消了生产线中的翻转装置，实现了压边力的优化控制，提高了拉深件的质量，降低了工件的废品率。从技术角度上讲，带数控液压气垫的大型多工位压力机自动冲压生产线，代表了自动冲压生产线的最高水平。但是，由于造价、技术及应用等诸多方面的因素，大型冲压生产线多样化组合的局面还将长期存在。  

　　“十五”期间，济南二机床集团有限公司在轿车制造企业的国际招标中多次中标，在装备我国汽车行业数十条冲压生产线的同时，还向国外著名汽车制造企业提供了数条大型冲压生产线，标志着我国大型机械压力机及大型冲压生产线已跨出国门。 

　　二、数控转塔冲床达到国际先进水平 

　　1.数控转塔冲床结构特点 

　　最早出现的数控转塔冲床是机械传动的，人们将其归为机械压力机类。由于其冲压模具安装在回转圆盘上，故称为数控冲模回转头压力机。随后出现了液压驱动的新机型，且很快占据了主导地位，国外称之数控转塔冲床，并被国内同行所接受。从此，数控转塔冲床成为一个独立机种，不再隶属于机械压力机。当前，我国数控转塔冲床的结构性能已经达到国际先进水平。 

　　在我国，数控转塔冲床问世以来，经历了缓慢起步、趋于成熟、快速发展和日臻完善4个阶段。在不同阶段，数控转塔冲床按结构特点可分为几代产品：“八五”期间开发的第一代产品，机械驱动，三轴控制，模位数通常在30个以下，无自转模位，辅助功能较少；“九五”期间形成的第二代产品，模位数大为增加并带两个自转模位，四轴控制，辅助功能增多，开始出现液压驱动的转塔冲床：“十五”期间，数控转塔冲床得到快速健康发展，液压驱动的4轴、5轴控制的第三代产品成为数控转塔冲床的主体，辅助功能更加完善；此后，网络技术和伺服电动机直接驱动技术的应用，标志着第四代产品的出现，但尚不是主流产品。 

　　作为国内主流产品的第三代数控转塔冲床，普遍采用了国外著名公司的数控系统和伺服单元，以及高性能伺服液压驱动的专用液压系统；冲压稳定性和步冲次数大为提高，当步距为0.5mm时，步冲频率可达600～1000次/min以上；采用智能型夹钳机构，最大限度地减小了冲裁死区，基本达到无死区；工作台移动速度普遍提高，轴向速度达80m/min，合成速度达120mmin以上；采用毛刷型工作台，在保证对板料有效支撑的同时，可保护板料在快速运动时表面不被划伤；自动分度工位2～4个可选，并将大直径模位设置于此；普遍采用开放型数控系统，用户界面友好，可扩展性强，并配备高效自动编程软件。

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