联系我们

高密市祥明锻压机床有限公司

(原高密市乾鹰锻压机床有限公司

电话:0536-2632260
传真:0536-2633806
联系人:李经理
手机:15069631643
邮编:261500
网址:www.gmdyjc.com
邮箱:gmxmdyjc@126.com
地址: 山东省高密市密水街道拒城河社区
行业新闻
中国锻压机床面面观

摘 要:介绍了国产锻压机床生产现状和技术水平,根据国内外科技发展趋势和锻压机床市场动态,探讨了我国锻压机床的发展方向。

  锻压机床是工业基础装备的重要组成部分之一,在航空航天、汽车制造、交通运输、冶金化工等等重要工业部门得到广泛应用。任何一个工业发达国家,其锻压机床的技术水平和拥有量,是其工业发达水平的重要标志。迄今为止,我国锻压机床经半个多世纪的发展,通过国家经济建设“七五”、“八五”、“九五”、“十五”规划的实施,已经从只能生产单机(诸如各种普通、专用压力机、液压机、锤)发展到能够生产装备机械化、半自动化和自动化锻压生产线,大重型锻压机和具有各种特殊功能的先进特种锻压机床。

  改革开放以来,在引进国际先进技术和合作生产的基础上,极大地提高了锻压机床的设计开发能力和制造水平。近年来,随着我国以汽车为龙头的制造业的飞速发展,大大刺激了锻压生产的进步,新型的锻压装备不仅能确保通用产品的性能、质量和可靠性,国产大型精密高效的成套设备、自动化生产线、FMC、FMS等高新技术、高附加值的锻压生产装备正在装备着我国的制造业,与国外公司竞争市场。

  到目前为止,国产锻压机床(以2004年为例)主要产品有一千多种,主要生产企业一百多家,年产量6.7万台套,年产值66亿元,年销售额62亿元,年出口近2.4亿美元。

一、 板材加工装备

  在汽车、航空航天、电子和家用电器领域,需要大量的金属板壳零件。特别是汽车行业的生产要求生产规模化、车型个性化和覆盖件大型一体化。进入21世纪,我国汽车制造业飞速发展,面对这一形势,我国的板材加工工艺及设备有了长足发展。

(一)重型机械压力机及覆盖件生产线、大型多工位压力机

  汽车覆盖件是标志汽车质量的最重要钣金零件,它的生产,目前主要有两种方法:
①由多台大重型机械压力机配以自动化机械手,组成自动化柔性冲压生产线。
②应用大型多工位压力机生产。

(1)单机连线自动化冲压生产线

  为了满足自动化冲压生产线的需要,国内知名压力机生产企业在上世纪末期,就大力进行了高性能单机连线压力机的研制生产,其中以济南二机床集团公司、上海锻压机床厂、齐齐哈尔第二机床厂等为代表,先后研制了J47-1250/2000型闭式四点双动拉伸压力机、JS3P-630型闭式四点压力机、PE4-HH-600-2TS四点单动压力机、PD4-HH-800/600-2TS四点双动压力机、30000k N闭式双点汽车大梁压力机、成系列多连杆传动单动压力机及其他规格的大型双动拉伸压力机。这些机器在结构上采用了先进的多连杆传动系统,驱动内外滑块的多杆机构经计算机优化设计,使四组杆系的运行达到最佳同步,内滑块在一次行程中有较高的空程和回程速度,工作行程低而均匀。这一特点能有效提高制件精度和模具寿命,降低废品率。由它们组成的自动化冲压生产线具有大吨位、大行程、大台面,有大吨位气垫、机械手自动上下料系统、全自动换模系统、功能完善的触摸屏监控系统,生产高速度、高精度。
上述单机连线已先后装备了第一汽车制造厂、重庆长安汽车厂等汽车制造业的多条自动化冲压生产线,并正在向更多的汽车厂扩展。

(2)大型多工位压力机

  在覆盖件冲压领域,大型多工位压力机是最先进、最高效的冲压设备,是高自动化、高柔性化的典型代表。通常由拆垛机、大型压力机、三座标工件传送系统和码垛工位等组成。生产节拍可达16 min-1~25min-1 ,是手工送料流水线的4~5倍,是单机连线自动化生产线的2~3倍。是当今世界汽车制造业应首选的最先进的冲压设备,世界上目前已能生产95000kN吨级的大型多工位压力机。

  这类机床过去是工业发达国家独有,上世纪末到本世纪初我国也已开发研制,并取得成功。济南二机床集团公司于1999年与德国万加顿公司合作制造了两台20000kN大型机械多工位压力机,2005年初又与世界最大汽车零部件供应商——美国德纳(DANA)公司签订了供货合同,为其制造一台50000kN重型多工位压力机。该机采用电控同步、电子伺服三坐标送料、多连杆、全自动换模、模具保护及现场总线控制等多项国际先进技术,具有远程诊断、远程控制和网络通信等多种自动化功能,适用于汽车制造中的薄板件的拉深、弯曲、冲裁和成形等冷冲压工艺。它是我国迄今为止出口的吨位最大、技术含量最高、自动化程度最高的锻压装备成套设备。

(二)数控板冲、剪、折机床及柔性加工生产线

  我国的数控冲(剪、折)机床始于1982年,这20多年来,经过起步、成熟、快速发展和日臻完善的四个阶段,由最早的机械驱动、三轴控制、模位在30以内、辅助功能少,发展到四轴控制、辅助功能增多、模位数增大并带两个自转模位,进一步发展为液压驱动四、五轴控制,现在已出现网络式数控转塔冲床。生产企业由最早的济南铸造锻压机械研究所发展到多家公司,有代表性和实力的有济南捷迈数控工程公司、齐齐哈尔二机床集团公司、江苏亚威公司、江苏扬力集团公司、湖北三环集团公司和江苏金方圆公司等等。

(1)数控冲床

  目前,许多用户都趋向使用数控复合冲剪机(可组成数控冲剪复合柔性加工线),但数控冲床单机的市场仍旧很大。今天的数控冲床的先进特点有:采用高性能伺服液压驱动的专用液压系统;步冲次数高(步距0.5mm时,频率600~1000 min-1),冲压稳定性好;采用智能夹钳减小冲裁死区;采用毛刷型工作台确保板材表面质量;工作台移动速度高(轴向80m/min,合成120m/min);设有2~4个自动分度工位(大直径模设置其上,减小转塔换模惯性);采用开放式数控系统,用户界面友好,可扩展性高,并配有高效自动编程软件。
国内具有这类先进水平的冲床有:江苏扬力制造的EP20型200kN数控冲床,该机由伺服电机直接驱动,公称力200kN,可加工板材尺寸:(长×宽×厚)1250mm×2500mm×6.35mm,24工位(2个自动分度工位),冲孔最大直径88.9mm,频率600min-1,板材移动速度106 min-1。机器与机械传动和液压驱动的数控冲床比较,既降低了能耗,又减少了漏油和污染。其他还有江苏亚威HIQ-3048型300kN数控冲床,湖北三环的STRIPPIT-HD1500H/30型300kN数控冲床,江苏金方圆的VT-300型300kN、台湾台励福VISE1250型200kN等等。

(2)数控冲剪复合机及柔性加工线

  数控冲剪复合机是由数控冲和数控角剪集合而成,板料冲孔、成形和剪切可在其上一次完成,最适合后序有弯折工序的板件加工。多工序共用一套数控系统、液压系统和送料机械手,与数控冲和角剪机单机连线比较,不仅可降低设备投资,节省占地面积,减少故障率。还可作为主机组成冲剪复合柔性加工线。

  国产先进的数控冲剪复合柔性加工线有:济南捷迈数控公司制造的CI型柔性加工线,它由PS31250型数控冲剪复合机、板材立体仓库、吸盘式送料机、码垛分选装置及控制系统组成。复合机公称力(冲/剪)300/280kN,加工板材尺寸1250×5000mm,机器五轴控制。整线生产率钢板8张/h。江苏金方圆公司制造的APSS型柔性加工线,该线由一台冲剪复合机、定位台和自动上料机械手组成 。公称力300kN、加工板材尺寸1250×2500mm。上述两线均达到国际先进水平。

(3)数控折弯机

  数控板料折弯机普遍选用BOSCH/HOERBIGER等公司的数字闭路液压系统和DELEM、CYBELEC等公司的专用数控系统;成熟的工艺软件、自动编程功能及彩屏显示,可实现多种折弯工件的工艺存储及轮番生产;采用动态压力补偿系统、侧梁变形补偿系统、厚度及反弹在线检测及修正系统、温度补偿系统,提高了工作台与滑块的相对位置的精确性;采用数控轴数4、6、8轴后定位机构,保证了板料的精确送进;滑块空程速度100mm/s,工作速度10mm/s;重复定位精度±0.01mm左右。

  国内有代表性的产品——湖北三环的PPH35/13型350kN数控板料折弯机、江苏扬力的EB3512型数控板料折弯机、上海冲剪机床厂的ME50/2550型机械电子伺服数控板料折弯机、江苏金方圆的PR6C225×3100型2250kN数控板料折弯机和天水锻压机床厂的2000kN~30000kN大型数控板料折弯机等等。

(4)数控框架板料冲压液压机

  它是在常规结构液压机基础上,汇聚了触摸(调控)彩色显示屏、二通逻辑插装阀、可编程序控制器、高灵敏度压力传感器、微米级磁栅尺、无级调控比例控制阀等多项先进技术。机器设有调整、无压力下行与半自动工作方式。还配有自驱动移动工作台、液压大打料缸、电液连锁双安全栓、温控液压油冷却系统、程控16点导轨润滑系统、双侧缓冲液压缸和电动同步螺杆调程机构。机器滑块不仅能实施压力成形及冲裁工艺的定压定程,且液压垫可在拉深工艺的行程内设置分段调压。机器具有薄板冲裁落料、弯曲翻边、拉深成形等多种功能。
这类机器的代表有合肥锻压机床公司的RZU500HD框架式快速薄板深拉深液压机、徐州压力机股份公司的20MN彩屏框架式液压机。

(三)板材无模多点成形压力机

  多点成形是将柔性成形技术和计算机技术结合为一体的先进技术。它利用多点成形装备的柔性与数字化制造特点,无需换模就可完成板材不同曲面的成形,从而实现无模、快速、低成本生产。该工艺目前已在高速列车流线型车头制作、船舶外板成形、建筑物内外饰板成形及医学工程等领域,得到广泛应用。

  多点成形压力机,按冲头基本体调形分有:逐点调形式和快速调形式;按机架形式分有开式、三梁四柱式和框架式;按加工板材分有厚板和薄板之分。目前,有代表性的产品如下:

①2000kN逐点调形式多点成形压力机。采用开式机架,机械手调形,上下冲头基本群体采用28×20布置方式。公称力2000kN,一次成形尺寸840mm×600mm。该机是世界上首台商品化多点成形压力机。机器主要用于高速列车流线型车头覆盖件的加工。

②200kN快速调形式多点成形压力机。机架为三梁四柱式结构,冲头群(采用16×12布置方式)相对液压机偏心布置。压机公称力200kN,一次成形尺寸416mm×312mm;采用分段成形时,宽度尺寸可为一次成形的两倍,长度方向只要不与机架干涉,可无限长。新近又开发了宽台面3150kN快速调形式多点成形压力机(一次成形尺寸1000mm×720mm)。

③YAM系列薄板用多点成形压力机。是一类具有柔性压边功能的多点成形压力机,机架采用三梁四柱式结构,工作油缸偏心布置,冲头基本体横截面尺寸小,由机械手进行调形,在上下基本体群的四周布置有40个压边液压缸,实现柔性压边。以YAM3型为例,其基本参数:公称力630kN、上下冲头(上下各有1280个冲头基本体)群采用40×32布置、一次成形尺寸320mm×400mm(分段成形时,宽度尺寸可为一次成形的2.5倍,长度尺寸无限制)。该机特别适合薄板的曲面成形。该系列压力机已开发有YAM1 、YAM3 、YAM5 、YAM10、 YAM20 、YAM40等规格。

(四)高速压力机

  随着电子工业的发展,小型电子零件的需求日趋高涨,促进了高精度、高效率的高速压力机的发展。目前世界上日本已成为高速压力机技术的领军,在100kN压力、8mm冲程下,滑块速度可达4000min-1。我国金丰、江苏扬锻、高将精机、江苏扬力、徐锻和西安通力都有高速压力机产品。2004年已开发出了速度达1200 min-1 的SH系列SH-25型开式高速精密压力机,其他还有VH开式、JF75G闭式系列高速压力机,这些压力机广泛应用于电子和微电子行业,全面提高了行业技术装备水平,替代了大量的进口机床。

2005年江苏扬州锻压公司还推出了J76-200型高速精密冲压线,该线由一台主机(J76-200型2000kN闭式双点高速精密压力机)、双头料架、S型校平机、凸轮驱动送料机构组成。主机公称力2000kN,滑块行程30mm,行程次数160 min-1~450 min-1。此外,徐州锻压机床厂也推出了SH-25型250kN开式高速精密压力机,公称力250kN,滑块行程20mm,行程次数150 min-1~750 min-1。

(五)数控激光切割机

  激光切割加工的成本主要有:气体、电力损耗,设备折旧维修费。它不需要模具,适合加工小批量、复杂零件,其运转成本低于数控冲床。

  当今的数控激光切割机普遍采用全飞行光路技术,动态加速性能优良;高性能数控系统和内置激光切割专用工艺软件,机床自动处于最佳运行状态;封闭式防护舱防止辐射泄漏,机床安全性强;造型宜人化、用户界面人性化,体现了以人为本;机床采用网络连接控制技术。

  目前,世界上数控激光切割机发展较快,并具有较高技术水平,诸如瑞士百超、德国通快、意大利普瑞玛、日本天田、三菱电气等公司都有高水平机器问世。国内数控激光切割机发展不均,比较有代表性的企业是济南捷迈数控公司,2005年推出的较新产品——LCT-0305/2型数控精密激光划线机,用于陶瓷片、半导体基体等材料的切割、划线及钻孔。机器采用SIMENS 840D数控系统和最新1FN3系列直线电机,具有速度高、响应时间短等优点:无间隙直接驱动和对干扰力的快速响应避免了传统滚珠丝杠传动的不足。使用花岗岩工作台面,降低了外部环境对加工精度的影响;配备了可分、可合的两个加工工位,提高了加工效率并增加了机床的灵活性。

(六)其他板材加工机

  除上述多种多类的先进板材加工设备外,目前较大量使用的普通设备还有通用中小规格的油压机、通用曲柄压力机、卷板机、剪板机等等。板材加工设备种类繁多,规格跨度也大,要一一介绍,篇幅有限,孰不赘述。

二、大重型锻造装备

  在国民经济中冶金、电力、航空航天 、运输等都需要相当数量的大型锻件,大型锻件的制造能力和技术水平,是衡量一个国家经济发展水平和国防实力的重要标志。

  当今,我国的大锻件生产已具备了制造600MW火电全套大锻件、700MW水电全套大锻件、600MW~1000MW核电大锻件、千吨级石化压力容器、大型高铬钢轧辊、7万吨级远洋轮成套大锻件以及航空航天、军工用基础件,曲轴、模块、轴承等重型基础件的制造能力。国内可锻最大钢锭260t,最大锻件150t。

  我国已建立了以中国一重集团公司、中国二重集团公司、沈阳重机厂、太原重机厂、天津重机厂、上海重机厂、洛阳矿山机器厂等为中心的重型机械和大锻件生产格局,除了为国民经济建设、国防建设提供必要的装备外,还能参与国际市场竞争。目前大锻件生产装备一部分还需进口,国产大重型装备水平如下:

①水压机。国产最大300MN模锻水压机,由第一重型机械集团公司制造,安装在重庆112厂;最大150MN自由锻水压机也由一重公司设计制造(数控系统进口),2005年已投入使用。模锻主要用于重型曲轴、重型汽车前梁、火车车轴等;自由锻主要用于电站汽轮机主轴、大型船用柴油机主轴及军工产品等。

②模锻曲柄压力机(又叫热模锻压力机)。这类设备在工业发达国家是模锻的主力,约占成形设备的40%~64%,我国仅占14.5%,主要用于重型汽车曲轴、前梁等锻件的生产。当前国内制造的最大吨位热模锻压力机为KT-12500型楔式模锻压力机,公称力125MN,滑块行程500mm,行程次数30min-1,最大封闭高度1800m,工作台尺寸2240mm×3100mm,滑块下表面尺寸2190mm×2450mm。这台压力机由二重制造,安装在第一汽车制造厂。

③大吨位螺旋压力机。在模锻设备中摩擦压力机因结构简单、价格低廉迄今应用仍十分广泛,但因能量消耗大,浯蠖治坏姆⒄故艿较种疲夜壳白畲蠖治坏哪Σ裂沽怯汕嗟憾脱够倒旧?1.5MN摩擦压力机。螺旋压力机的品种在世界上已拥有液压螺旋压力机、电动螺旋压力机、离合器式螺旋压力机,新近又出现了交流伺服驱动电动螺旋压力机、楔型电动螺旋压力机、多击式电动螺旋压力机等。其中离合器式螺旋压力机因效率高、打击能量大、生产率高、控制精度高,已成为大吨位螺旋压力机的发展方向,离合器式螺旋压力机国内设计吨位已达63MN(德国米勒万家顿公司可生产320MN离合器式螺旋压力机)。

④大型弯曲校正设备。它们包括大型卷板机、船用闭式卷板机、板料校平机、型材弯曲机等。这类设备广泛用于石油化工、船舶制造、锅炉等行业。大型卷板机有原长治锻压机床集团公司制造的W11XCNC-140×4000型特大型卷板机。机器采用水平下调式结构,绝对式光编采集控制,可对比上辊升降和下辊水平移动值,两端数据由计算机处理,实现同步精度±0,2mm,触摸屏显示工作辊的位移量。该机已在三峡电站安装使用。近年来,长锻公司又设计制造了一台W11XCNC160-4000卷板机,机器可热卷250mm厚的钢板,成为亚洲地区最大的冷热卷板机。此外,长锻公司还设计制造了世界第一大板材校平机,该机可校板材尺寸80mm×4000mm(厚×宽),屈服强度800MPa,校平精度0.5/2000mm。机重1400t。

三、特种锻造装备:

  在机械制造中,有许多零件(汽轮机叶片、工具、农具及各种管件等)仅靠简单的冲压和锻造工艺是无法加工的,需要采用特殊的加工工艺和设备。这些设备有以下几类:
(一)特种轧制设备

①辊锻及辊锻机。辊锻工艺主要用于复杂模锻件的制坯和成形,诸如发动机连杆、汽车前轴及汽轮机叶片等等。我国最先从德国奥穆科公司引进自动辊锻机,在吸收消化的基础上在国内很快形成系列化生产能力,目前国产的辊锻机有两大类:一是悬臂式(最大公称力1000kN)、双支承式(最大公称力4000kN)、复合式(公称力160kN/100kN);二是带上下料机械手的自动辊锻机组,基本上满足了装备以热模锻压力机为主机的现代化精密模锻生产线的要求。

②楔横轧机。楔横轧与斜轧比传统的锻造切削工艺生产轴类零件有以下优点:生产率高(3~10倍)、材料利用率高(提高20%~35%)、综合力学性能提高30%、模具寿命达20倍、成本降低30%。目前已可以直接生产精密阶梯轴和复杂锻件的精确预制坯。我国生产的D46辊式楔横轧机最大轧辊中心距1000mm,H型辊式楔横轧机最大轧辊中心距980mm~1060mm。世界上最大规格(轧辊中心距1500mm)楔横轧机已在国内使用,可成形直径165mm的工件。

③数控辗环机。在现代工业各领域(汽车、火车、船舶、石油化工、航空航天、核工业)环形零件的数量和种类都不少,加工这类零件采用环形轧制,可大幅度降低设备吨位和投资、振动冲击小、节能节材、制件成本低。这一工艺已大量应用在轴承环、齿轮环、法兰环、火车轮及轮箍、汽轮机环等的加工中,特别是加工了航空航天工业所需的钛合金、高温合金和耐热不锈钢大型无缝环。目前国内已能生产(除1990年生产的首台1800mm机外)800 mm、2000 mm、3000 mm、4000 mm和5000mmCNC数控辗环机。机器采用径向-轴向轧制原理,轧件端面平直、棱角清晰;采用CNC和电液比例控制;采用余量重新分配控制系统分别控制轧件的外径、内径和中径尺寸。机器数控系统为模块式开放结构,只需稍作完善和修改,即可用于其他锻压设备。

(二)摆动辗压及摆动辗压机

  摆动辗压是20世纪60年代才发展起来的连续局部加载塑性成形新工艺,适合加工各种盘类件、环类件、半轴类件、带齿形的各类齿轮类零件。摆动辗压机是进行摆动辗压的专用设备,国内有60余台,居世界之首。国产机可分为四类:第一超大型机有6300kN、12500kN(可加工直径1000mm火车轮);第二2500kN~4000kN大型机;第三1000kN~2000kN中型机;第四小于1000kN的小型机。这些机器不仅能热辗大锻件,冷辗高精度件,还可进行粉末摆辗,精密铆接、复合材料加工等。

(三)冷挤压及冷挤压机

  冷挤压也是一种应用十分广泛的特种塑性加工工艺,它的特点是高精、高效、优质低耗,适用于中小型锻件的规模化生产。与常规模锻比较,节材30%~50%,节能40%~80%,并能提高锻件质量,改善作业环境。

 国产冷挤压机发展很快,规格品种齐全,在结构上有立式、卧式、上传动和下传动式、曲柄式、偏心齿轮式、肘杆式、球面蜗轮副传动式等,其系列有J87、J88、J2、Y61、MKN、MKR、UKR、X、F等等,压机公称力范围1600kN~12500kN。目前,已出现多工位冷挤压机和液压驱动冷挤压机。

(四)数控弯管机

  在大型船舶建造和石油化工企业中,将大量使用各类大型立体弯管;在汽车、航空航天机床制造和家电业所使用的中小尺寸弯管不胜枚举。我国长治锻压机床集团公司、江阴机械制造有限公司、张家港和丰机械制造有限公司、上海国青机械制造有限公司,上海颁新弯管设备有限公司等都有弯管机产品,而大型数控弯管机的制造当数长治锻压机床有限公司。上世纪末,长锻公司就为上海江南造船厂设计制造了当时在世界上堪称最大的数控弯管机——DB275CNC冷弯立体弯管机,该机可与管形测量机和CAD机连网,实现全自动弯管。该公司设计制造的DB76CNC-ST双模数控弯管机可同时安装上下两套模具,通过升降POB和芯轴件可选择两种不同弯曲半径,达到一机多用、高效省时,是一台高档次的全功能自动弯管机。

(五)其他特种锻压机

  除上述用途比较广泛的机种外,还有许多专用塑性加工设备,诸如旋压机、径向锻机、镦锻机、电热镦机、型材卷弯机、冷闭塞锻造压力机等等,这里不再赘述。