淺談汽車工業中鍛壓機械的應用

進入二十一世紀以來，中國汽車工業一直保持著持續發展的勢頭。上世紀九十年代以前，國內汽車工業的主導產品是貨車，經過近十年的發展，出現了以轎車為領頭羊的可喜格局。汽車工業重點發展轎車的戰略轉移，給裝備制造業帶來前所未有的發展機遇。各行各業中，與裝備制造業關聯最大的就是汽車工業。有關資料表明，美國機床的50%以上、工業機器人的60%以上用于汽車工業，因此美國成為汽車王國的同時，也成為機床生產大國。發達國家汽車工業的發展史無不證明這一點，汽車工業的發展提升了裝備制造業特別是機床制造業，機床制造業的提升在技術與工藝上，支撐和保證汽車工業的繁榮。鍛壓機械作為機床制造業的重要部分與汽車工業的發展更是息息相關。本文僅以轎車典型金屬板材沖壓件和典型鍛件為例，淺談汽車工業對鍛壓機械的應用。

　　典型金屬板材沖壓件的工藝裝備

　　在轎車的整車生產中，沖壓、焊裝、涂裝和總裝統稱轎車生產四大工藝。據統計，在轎車的2000馀個零件中，按件數計算金屬板材沖壓件占40%以上，沖壓工藝裝備在汽車工業的地位可見一斑。當今轎車生產凸現車型個性化特點，令換型周期越來越短。轎車換型主要表現在車身形狀和結構的變化，而與之相適應的是金屬板材沖壓件的千變萬化。金屬板材沖壓件大致可分為三大類，即車身覆蓋件、車身結構件和中小型沖壓件。車身覆蓋件和車身結構件是具有保持車身形狀功能的零件，如車門、頂蓋、側圍、行李箱蓋等，是金屬板材沖壓件的主體。中小型沖壓件在轎車中的分布較分散，如車輪、離合器、車用空調、微特電機等部件，都有大量的沖壓件。研究轎車典型金屬板材沖壓件的工藝裝備，毫無疑問地要將車身覆蓋件的工藝裝備作為龍頭對待。

　　金屬覆蓋件的工藝裝備

　　自車身覆蓋件工業化生產以來，機械壓力機始終是其裝備主體，典型的組合是一臺雙動機械壓力機與數臺單動機械壓力機組成的沖壓生產線。沖壓生產線的形式雖然一直被普遍采用，但其內涵卻不斷變化。首先是隨著單機自動化水平的提高，自動快速調整技術及自動快速換模技術的應用，增強了沖壓生產線的柔性化程度；其次是沖壓生產線的結構形式不斷改進，由人工上下料的流水生產線發展為半自動沖壓線和自動沖壓線；其三，更具技術進步意義的是，多工位壓力機進入沖壓生產線，以及激光加工與沖壓加工相集成，組成廣義的沖壓自動線。

　　中國鍛壓機械行業在車身覆蓋件工藝裝備方面的進步是有目共睹的。通過"八五"以來的科技攻關，鍛壓機械行業的自主開發能力明顯提高了。在此基礎上，有關企業通過引進德國舒勒、美國維爾森、日本小松等著名公司的設計制造技術，或采取與國外廠商合作生產的方式，為中國轎車生產企業提供了幾十條沖壓生產線，并在國際市場中占有一席之地。

　　當前，車身覆蓋件沖壓技術的快速發展令人矚目，主要表現在液壓機的加盟、多工位壓力機的使用和柔性化技術趨于成熟這三方面。

　　如前所述，機械壓力機是沖壓生產線的主體，長時間里沒有其他裝備能動搖其霸主地位。然而，隨著液壓機某些關鍵技術的突破，液壓機在沖壓方面的優勢和潛能得到充分發揮，生產率明顯提高，以及行程同步、與傳送裝置連鎖等問題的圓滿解決，產生液壓機作為沖壓生產線主機的趨勢。當然，這并不意味著液壓機將取代機械壓力機，雖然沖壓生產線可以全部采用液壓機，也可以液壓機與機械壓力機混排使用，但機械壓力機作為主機組成的沖壓生產線畢竟仍是主流。

　　早期較廣泛使用的沖壓生產線，由一臺雙動機械壓力機與數臺單動機械壓力機組成，兩者之間設置一個工件翻轉裝置。多工位板料自動壓力機的出現，以其一次行程進行多工序加工、結構緊湊、生產效率高等特點，倍受汽車工業的青睞。多工位壓力機作為主機用于沖壓生產線，比單機使用的難度大得多，必須解決驅動系統、傳送系統以及檢測系統等一系列技術問題。近年來，隨著以上技術難題的逐一解決，多工位壓力機作為主機進入沖壓生產線才成為可能。

　　柔性化技術趨于成熟，是轎車車身覆蓋件生產最重要的技術進步。首先，組成沖壓生產線的設備的數控化，奠定了沖壓生產線自動化的基礎。而柔性傳送技術、機外仿真技術、脫機編程技術的日臻完善，特別是包括模具自動倉庫、模具自動識別與提取、模具工作參數自動調整等功能的模具系統實用化，標志著車身覆蓋件柔性化技術已趨成熟，使大型覆蓋件的"個性化"生產、按定單生產和"準時生產"成為可能。

　　柔性沖壓自動線問世，表示柔性化技術發展逐漸完備。柔性沖壓自動線的基本結構，仍是一臺雙動壓力機與數臺單動壓力機串聯布置。在雙動壓力機之前有拆垛裝置，由上料車、液壓頂升器、磁力分層器、真空吸盤提升器、雙料檢測器、磁力輥道、雙料排除器、清洗涂油裝置和送料裝置組成；雙動壓力機與單動壓力機之間有上下料裝置，包括下料器、翻轉裝置、傳送裝置和上料器；單動壓力機之間的上下料裝置，由下料器、傳送裝置和上料器組成；最后一臺單動壓力機之后是碼垛裝置，由下料器，傳送裝置和碼垛車組成。此外，自動快速換模系統、自動快速調整系統、故障檢測系統以及廢料排除與運輸系統都是必不可少的。由于對機器人技術、微電子技術和液壓技術的充分應用，不僅實現了沖壓過程的自動化，而且帶來生產組織的柔性化。

　　大型多工位壓力機自動沖壓生產線代表了先進的組合方式，應當特別關注。大型多工位壓力機的不斷完善和轎車大型覆蓋件生產的需求，促進了大型多工位壓力機自動沖壓生產線的發展。較原始的組合是，由一臺雙動拉伸壓力機與一臺單動大型多工位壓力機組成，二者之間配備一套翻轉裝置和同步裝置，在一定程度上提高了生產節拍，并減少占地面積。第二代生產線的配置大為簡化，一臺帶雙動拉伸工位的多工位壓力機在其前后分別配備了拆垛裝置和碼垛裝置，便組成了一條自動沖壓生產線。此類多工位壓力機多為四柱三滑塊結構，第一滑塊下的第一工位是雙動拉伸工位，其馀工位為單動沖壓工位。由于拉伸工位采取了反向拉伸的方式，從而避免了工件的翻轉，因此不需要翻轉裝置，使生產率進一步提高、占地面積也減少了。帶數控液壓氣墊的大型多工位壓力機的出現，摒棄了傳統的雙動拉伸工藝理念，真正將拉伸與其他沖壓工藝組合到一臺壓力機上完成。自動沖壓生產線的硬件組成仍是一臺主機配備拆垛裝置和碼垛裝置，主機是帶數控液壓氣墊的多工位壓力機，而數控液壓氣墊是其技術核心。數控液壓氣墊通過四角控制，可調節拉伸工作的壓邊力，從而實現單動深拉伸。采用數控液壓氣墊使單動壓力機代替傳統的雙動壓力機，不僅簡化了壓力機的結構、取消了翻轉裝置，且實現了壓邊力的優化控制、提高拉伸件的質量、降低工件的廢品率。

　　中國汽車工業對設備需求呈現長期多樣性的局面，因此大型覆蓋件的生產工藝也是多種多樣的。隨著技術發展的進程，眾多企業已經或將要把人工上下料的流水線改造為半自動沖壓線和自動沖壓線，但使用柔性沖壓自動線的企業仍為數不多。大型多工位壓力機自動沖壓生產線由于造價昂貴及技術方面的問題，在國內推廣使用尚待時日。目前，中國鍛壓機械行業不僅能夠自主提供傳統配置的沖壓生產線、半自動沖壓線和自動沖壓線，而且具有提供柔性沖壓自動線和大型多工位壓力機自動沖壓線的能力。

　　鋼板成型車輪的工藝裝備

　　在結構上，轎車車輪主要分為組合式車輪和整體式車輪，從材質上分則有鋼板成型車輪和鋁合金車輪。當前，組合式鋼板成型車輪占有相當重要的位置，短期內不會出現整體式鋁合金車輪一統天下的局面。組合式鋼板成型車輪主要由輪輞和輪輻組成，輪輞與輪輻的生產工藝一直備受關注。現時，生產輪輞的工藝方法大致有兩種，一是滾壓生產工藝，二是旋壓生產工藝；生產輪輻的工藝方法主要有兩種，即沖壓成形工藝和旋壓成形工藝。