高端锻压制造装备及其智能化
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4.4 多连杆压力机的发展趋势

4.4.1 多连杆式多工位压力机

多工位压力机也是未来压力机的发展方向之一,相比于传统的单机组连成线的压力机生产线,多工位压力机凭借其高度的集成和自动化、占地面积小、工序间传输距离短、高效率、高度自动化等优势,必将成为未来锻压生产的一个重要发展方向。但是采用传统四杆机构的曲柄压力机由于其行程曲线的限制,使得采用传统曲柄四杆机构的压力机所能实现和完成的工艺也受到诸多限制,采用多连杆机构的多工位压力机,完全传承了多连杆压力机的优点,这也使得多连杆式的多工位压力机的工艺用途得到极大扩展,所能完成和实现的工艺范围也更为宽广。

4.4.2 数字伺服化

随着近年来伺服驱动技术的发展,锻压成形技术也进入了一个全新的时代,把伺服驱动技术引入到锻压成形领域后,古老的锻压技术再一次焕发出新的活力。

伺服驱动压力机以其传动结构简单、工艺曲线灵活、显著的节能效果等优点很快得到了人们的认可并快速地走向了实际应用。

国际发达国家开展伺服压力机的研究在20世纪80年代就已开始,代表国家如日本、德国等,其产品在20世纪90年代就已投入到了实际的生产应用。

我们国家开展伺服压力机的研究也很早,在20世纪90年代就有一批国内高校开展对伺服压力机的研究,并取得了一定的成果和进展,企业开展伺服压力机的研究约在21世纪初。

纵观国内伺服压力机的研究发展史,可以说成果很多,但尚未走入大规模的应用阶段。这其中一个重要的原因就是大功率的伺服驱动与控制技术我们还处于发展阶段,国内在大功率的伺服驱动与控制技术方面的不成熟与国外成熟产品高昂的价格影响到了采用此项技术的伺服压力机的发展。但是可喜的是近年来已经有一批成熟技术和产品登陆市场,这也为伺服压力机的未来发展创造了良好的条件。

目前国际、国内的伺服压力机普遍采用的传动机构依然多为多连杆机构,其应用和优化将和伺服压力机的发展息息相关。多连杆压力机可以不采用伺服驱动,但伺服驱动压力机几乎离不开多连杆。综合了多连杆压力机与伺服压力机二者优点的伺服驱动的多连杆压力机在制造市场上已经显现出超凡脱俗的优势,这也将使其应用领域将会得到更大的扩展,因此未来采用伺服驱动的多连杆压力机将是伺服压力机的一个发展方向,也是多连杆压力机的一个重要方向。

同国外锻压装备制造行业相比,从生产产品的质量看,高、中、低档锻压机在我国压力机市场的构成比约为1∶19∶80,按此数据看,我国生产的锻压机床明显成金字塔分布,即低档产品占到80%,中档产品占到19%,高档产品仅仅占到1%左右。国外发达国家生产锻压机床的低、中、高档的构成占比分别约为25%、65%、10%,呈橄榄球状分布。由此对比,我国设计生产锻压机床的水平仍远远落后于发达国家。

而在金属成形加工领域,根据冲压加工工艺不同,加工材料的厚度和材料本身的不同,要求机械式压力机应具有不同的运动输出特性。这就要求现代压力机不仅要能够高速度、高精度、大负载地运转,而且应具有更大的柔性,能快速、方便地改变输出运动规律。所以伺服电动机驱动的压力机随之产生了。但目前国内由于相关技术力量薄弱及国外先进技术的封锁等原因,市场上所能买到的国产伺服电动机的功率很小,国外大功率伺服电动机成本太高。

针对目前国内锻压机床装备制造业的情况,企业直接研发大功率的伺服压力机不仅成本高昂,而且未来研究成果的产业化时间也难以确定,投入与产出的风险较高。而多连杆压力机已经面世几十年,一些相关的设计图样对国内厂家来说并不少见,而借助诸如ADAMS、MATLAB、ANSYS等相关设计软件,企业完全有能力实现对多连杆压力机的结构优化。与此同时,企业在传统压力机制造上多年的工艺经验的积累对于多连杆压力机的制造也有一定的借鉴作用。

总体来讲,同先进伺服压力机相比,多连杆压力机具有极大的成本优势。相对于传统压力机来说,多连杆更适应新的加工工艺的要求,尤其是深拉深方面的工艺要求。可以预料,对于多连杆式压力机的研发与优化,将极大地助力企业摆脱国内锻压装备制造行业低端乱战,高端失守的局面。