张健
中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130000
摘要：冲压设备作为工业基础机械工艺的重要组成部分，广泛应用于机械制造等重要领域。近年来，随着工业机械行业的迅猛发展，冲压自动化技术倍受国内外学者关注。本文将从自动化送料系统、压力机和机器人搬运系统等三个方面，阐述了冲压自动化技术现状及其发展态势。
关键词：冲压；机械制造自动化；装备；自动化
引言
随着机械制造行业的快速发展，我国板材工艺、设备都有了很大进步。据不完全统计，机械零部件中 40%以上都是金属板材冲压件， 据此可见冲压装备在机械工业中的重要地位。
冲压装备自动化主要是指材料的供给、送料的系统、冲床的调整与运转、换模、冲压过程中的检测的报警系统等工业作业过程自动化，把这些技术应用到冲压的生产流水线相应环节并实现冲压生产过程的自动化。本文从压力机、自动送料系统和机器人搬运系统三个方面，着重阐述冲压装备自动化目前的现状与发展趋势。
一、压力机应用现状与发展趋势
（一）传统大型冲压生产线
车身结构件和车身覆盖件是车身的板材冲压件主体，主要的加工机械设备是大型冲压生产线。20 世纪 70 年代之前，大多冲压生产线以一台双动拉延机械压力机和数台单动机械压力机作为主机，主机与主机之间设置一个工件翻转装置，并采用人工或机械的上下料的方式，构成机械化或者半机械化的流水生产线。这种配置在国外机械工业领域使用了近半个多世纪。而在我国，百分之九十的现存冲压生产线都属于这一阶段的产品。 90 年代的后期，为了能够克服传统的机械压力机在合模时的冲击速度过高、公称力不及时达到而导致无法冲压深拉延件的种种缺陷，在我国新建的大型冲压生产线的拉深压力机采用多连杆的技术，其优点是：①拉延的过程中滑块的速度慢而均匀，空行程的运行速度快，生产效率非常高；②拉延的深度大，最大深度可达到 320mm，可传统的压力机只有 70mm 左右；3拉延过程冲击力小，有利于提高模具使用寿命和零件成形质量；4用较小的偏心距实现较大的滑块行程，更便于上下料操作；。
(二）单机联线的自动化冲压线
近些年来，单机的联线自动化冲压线在国内外飞速发展，成为机械工业大型覆盖件自动化的冲压生产的先进工艺技术之一，且发展势头相当强劲。其通常配置大致为5～6 台压力机，并配有上下料机械手、拆垛、穿梭翻转小车及码垛系统等，全线长度大约为 60m 左右。并具有冲压质量稳定而可靠、生产安全性高且柔性好的特点。由于 上、下工位的压力机的间距大，工件传输效率比较低，生 产节拍通常为 6～9spm。单机联线自动化的冲压技术占用资金比较少，适合于多车型、高质量、小批量的大型 覆盖件冲压生产。我国经过多年来的新建及传 统冲压联线的自动化改造，现存大约 10%的冲压生产线都属于该种类型。
近 几年来，国内外著名压力机的供应商们在全自动关键技术上取得极大进展并得到成熟的应用，如拉伸垫数字控制技术、全自动换模系统和功能完善的触摸屏监控技术等，导致单机联线生产效率不断提升。其间，全自动换模系统需要操作人员在触摸屏上设置好模具号，模具更换的全过程通过压力机自动完成， 整个过程最多使用 5min。
全自动换模系统的功能主要包括：1装模高度、气垫行程自动调整功能，定位调整精度达0.1mm；2平衡器和气垫压力的自动调整功能；；3模具的自动夹紧和放松功能；4高速移动工作台的自动开进和开出功能。
（三）大型多工位压力机
大型多工位压力机是现在世界上最高效、最先进的板材冲压设备，它代表了现在车身覆盖件的冲压成形的最高发展水平方向。大型多工位压力机通常由大型压力机、拆垛机、自动送料系统及码垛系统组成。其生产节拍能达到 16～25spm，是手工送料流水线的 4～5 倍，能达到单机联线自动化生产线的 2～3 倍， 并具有生产效率高和制件质量高等特点，非常适合大批 量的冲压生产。根据美国精密锻压协会的统计，美国的三大汽 车公司 680 多条冲压生产线中大约百分之七十为多工位压力机； 而日本在美国的 35 条冲压生产线中大约24 台多工位压力机，约占 69%；日本国内的 250 条冲压生产线中，大约80 多条多工位压力机约占32%。
而我国，由于大型多工位压力机结构复杂，造价比较昂贵，占用资金大，且柔性不比单机联线自动化线，能够用在大型覆盖件冲压的多工位压力机现在还是空白。
（四）其他压力机
上述压力机主要是应用于车身外覆盖件的冲压设备。而且，目前在国外还有一些压力机处在研究和应用前沿领域，比如伺服压力机、高速压力机等。现在以日本小松为代表的生产商已经制造出市场化的伺服压力机产品，它与常规压力机比较有如下优点：1、滑块行程根据需要调整，完全消除无效的行程，生产效率非常高；2、运行噪声大幅地降低，过程振动大幅地减少，模具寿命提高了，噪声超低了；3、运行过程实时调整滑块的状态，精确达到微米级，阻止产品毛刺出现，精度非常高；4、能够设定滑块的速度曲线及下死点停留等生产工艺需要的特殊工作模式，柔性非常高；⑤无离合器，且驱动部件少，润滑油和电力损耗比较少，节能效果非常强。高速压力机极大满足精密小型电子零件的冲压需求。日本电产京利、爱西施、山田等厂商的产品在生产中已经得到广泛应用，冲压节拍通常在 800 ～ 1500spm。现在冲压节拍 4000spm 的超高速压力机已经被研发出来。
二、自动送料系统现状与发展趋势
随着工业发展对冲压生产效率、精度有了更高的要求, 冲压手工送料已逐渐被自动化送料系统取代, 这是实现多工位冲压根本要求。多工位的送料系统是一个类似移动臂装置，移动冲压件的端拾器安装在这些结构件上。近几年来，多工位的压力机拥有“同时出多件”的工艺需求，真空吸盘式的自动送料系统已得到更广泛的应用。如日本小松公司的新型多 工 位 压 力机，大多采用真空吸盘式送料系统；德国的舒勒公司则多采用横杆式。
三、机器人的搬运系统现状和发展趋势
因为单机联线自动化在侧围等大型覆盖件的冲压生产中的特殊优势，它与多工位压力机共存发展。并且，六轴机器人技术已经日趋完善， 成本低，使用已经普及，它的高度柔性已经显示出其无与伦比的优越性。更多的冲压线已开始配置机器人自动化搬运系统。
结束语
随着电子技术的迅速发展，联机、联线、联网等计算机技术得到充分应用，在我国金属板材冲压的装备自动化技术会得到长期发展。单机联线自动化冲压线与大型多工位压 力机是目前大型冲压装备自动化的两大趋势技术发展。然而在我国汽车工业中用于大型覆盖件冲压的多工位压力机的应用却几近空白，这是我国冲压装备业和欧美发达国家的重要差距。经过近几年的新建和改造，我国现在已拥有冲压线中大约 10%达到单机联线自动化，部分线采用 SpeedBar 或者旋转七轴机器人先进输送系统， 为国内的冲压生产技术和欧美机械工业接轨奠定了基础。
【参考文献】
1、王春生.冲压工艺设备的技术进步与发展[J].机械工人（热加工），2006，（12）：10.