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中国金属成形行业的发展

  • 2010-1-14 14:01:18
  • 来源:中国锻压协会
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作 者:宋拥政
关 键 词:机械制造;金属成形行业发展;综述
文献摘要:分析了我国金属成形行业的市场状况,介绍了我国金属成形行业工艺技术装备的发展现状,讨论了我国金属成形行业存在的问题,提出了发展的思路。
4.3  数控冲剪折机床
  数控冲、剪、折是指数控冲床、数控剪板机、数控折弯机,是钣金加工不可缺少的成套设备。随着我国经济的快速发展,产品的个性化需求越来越突出,因此,加工设备的数控化比例越来越高。目前,我国市场上国产中低档数控冲剪折产品基本取代了进口产品,性价比高,能够满足绝大部分用户的要求,并正以较快的增长速度进入国外市场;我国数控冲剪折设备技术进步很快,但国产高端产品很少,和国外高端产品比差距较大。
4.3.1  国内数控冲床的现状及数控转塔冲床的发展趋势
  国产数控转塔冲床技术发展很快,现在年产量已达1000多台,尽管数量很大但尚属中低档产品,性能基本满足国内需要,具有良好的性价比。数控转塔冲床占我国数控冲床产量的绝大多数。根据国产数控冲床的技术发展现状,我国在高端产品上获得突破还需要几年的时间。
  目前,由于国产配套件的性能有待提高,国产数控冲床的数控系统、精密滚珠丝杠、直线导轨、液压动力头等关键配套件主要采用进口产品。
数控冲床的发展表现在高速、多功能、环保节能三个方面。高速是指加工效率的综合高效性,多功能是指机床自身功能的完善和多种加工功能,环保节能是指机床的噪音、污染、电能消耗明显降低
4.3.2  国产数控折弯机现状及发展趋势
  我国折弯机年产量估计在9000台左右,其中数控折弯机在3000台以上。我国生产的折弯机已经达到国际先进水平,除满足国内需要外正以较快的增长速度销往国际市场。在数控液压折弯机中电液伺服同步折弯机约占一半。高端数控折弯机指8轴及以上、高速、高精度、配有折弯专家系统的折弯机。我国可以生产高端折弯机,但和国际领先水平相比尚有一些差距,主要表现在速度和精度上的差距。通过数控系统输入折弯件断面图形,数控系统能检查工件和模具的干涉情况,优化折弯顺序,自动生成折弯程序。
  数控折弯机以电液伺服同步淘汰扭轴同步是发展的必然趋势,如果电液集成系统国产化,降低制造成本,这种淘汰的速度会更快。
4.3.3  我国数控剪板机的现状及发展趋势
  剪板机结构比较简单,技术含量不是很高,数控化容易。我国剪板机年产量在7000台左右,液压剪板机占80% 以上;数控剪板机年产量在3000台左右;闸式剪板机和摆式剪板机的比例约为1:2,这一比例在持续提高。国产剪板机完全能满足国内需要,并大量出口。国产剪板机可剪切碳钢板板厚达30mm;剪切长度达12m。
数控闸式剪板机淘汰数控摆式剪板机趋势明显。数控前送料剪板机、数控直角剪板机的生产量会越来越大。适应板材配送中心要求的以大型直角剪板机为主机的剪切中心,是数控剪板机发展的方向之一。
4.4  数控电动伺服压力机现状
  近些年来,电力电子技术以及其它高新技术得到迅速发展,在大功率交流伺服驱动技术方面出现了重大突破。由交流伺服电机驱动的机械压力机称之为数控电动伺服压力机。它以交流伺服电机取代普通异步感应电机,采用计算机控制,不但保持机械压力机的种种优点,而且改变了其工作特性不可调的缺点,使机械驱动的成形装备也具有了柔性化、智能化的特点,工作性能和工艺适应性大大提高;还具有简化结构、减少体积、降低能耗等一系列优点。短短十多年,其应用领域已经发展到折弯机、曲柄压力机、数控回转头压力机、螺旋压力机等各种成形设备。
4.4.1  交流伺服压力机的特点
1)实现压力机的柔性化和智能化,工作性能提高;
2)精度高,滑块的任意位置(包括下死点)可以准确控制;
3)简化传动环节,提高可靠性、缩小体积、节能;
4)环保,无油液污染;传动噪音低,可实现静音冲裁,改善了生产环境;
5)提高模具寿命和生产率及设备使用寿命。
4.4.2  数控伺服压力机典型产品
1)直线伺服电机直接驱动压力机
2)电动数控伺服折弯机
3)数控回转头压力机
4)伺服曲柄压力机
5)螺旋精密压力机
6)伺服电动螺旋压力机
4.4.3  交流伺服压力机若干关键技术
1)大功率交流伺服电机及其驱动控制技术
  交流伺服驱动技术是数控伺服压力机发展的核心技术,其发展的基础在于近些年来大功率交流伺服电机、电力电子器件以及交流伺服控制技术三方面的突破。
2)无飞轮压力机传动系统设计
  伺服压力机没有专门的飞轮,伺服压力机的设计必须采用新的设计理论和方法。
3)调速能量的回收
  伺服压力机在运行时因为要经常改变速度,减速时采用电磁制动,运动部件减速的动能转变为电能。要进行能量的回收。
4)重载高效螺旋传动技术
  在伺服电机驱动的成形装备中,广泛采用螺旋副将旋转运动转换为直线运动。开发低成本重载高效精密螺旋副成了伺服成形装备亟待解决的问题之一。
5)基于伺服压力机的成形工艺优化
  伺服压力机只有与各种成形优化工艺结合,才能发挥出它的优越性。研究各种成形工艺的成形机理,建立适合该成形工艺的优化参数,对于提高产品质量和生产效率、降低生产成本具有十分重要的意义。
4.4.4 基于伺服压力机的成形工艺举例
1)静音冲裁
  冲裁时材料断裂的瞬间,工作负荷突然消失,因而产生剧烈的振动和巨大的噪音。KOMATSU公司声称,采用伺服压力机可以消除冲裁噪音能量99%。这里,变速点的控制是关键。
2)盒形件拉深
  高强度、超高强度钢成形性能差,易裂纹、起皱,变速拉深可以改善成形性能,提高成形极限20-30%,降低废品率。这对汽车覆盖件加工有重要的意义。
3)镁合金挤压成形
  镁合金的塑性成形一直是金属成形加工的一个难题。KOMATSU公司在其HCP3000伺服压力机上成功地完成了镁合金杯形件的反挤压成形。滑块在一个循环内经历了4种不同的速度,其中挤压过程还是恒压控制。显然,在普通机械压力机上这一工艺是无法实现的。
4.4.5  国内研究开发概况
  目前国内已经有不少单位开展了伺服压力机相关技术的研究与开发工作,但是真正实现批量生产能力并进行商品化生产的并不多。原因尽管很多,但其中重要的一点就是:大功率交流伺服电机和驱动控制单元的价格和性能。依赖进口相关技术和器件,价格太高,市场难以接受;采用国产器件,其性能尚待提高和改进。
开关磁阻电机是一种新型电机,与永磁同步电机相比,具有结构简单、控制方便、价格较低等优点。国内已有单位开展了基于开关磁阻电机的电动螺旋压力机和曲柄压力机的研究,具有一定特色。
  开发适合锻压工况(周期短时冲击大负荷)的廉价高性能大功率交流伺服电机及其驱动控制技术是伺服压力机发展的关键所在。相关行业的联合攻关则是该技术取得突破的有效途径。

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