鍛壓機床智能化探析
2017-6-14 來源：江蘇省徐州鍛壓機床廠集團有限公司 作者：閔 鵬，閔建成，夏 偉，李 逸
摘要：提出智能的概念及智能鍛壓機床的概念，闡述智能制造在中國的現(xiàn)狀，分析鍛壓機床如何實現(xiàn)智能化，介紹徐鍛在打造智能鍛壓系統(tǒng)集成商方面的做法。
關鍵詞：鍛壓機械；智能化；智能制造；網(wǎng)絡化；自動化
智能是智力和能力的表現(xiàn)。可以認為智能是知識與智力的總和，其中知識是一切智能行為的基礎，而智力是獲取知識并運用知識求解問題的能力，是頭腦中思維活動的具體體現(xiàn)。在科技領域，智能可特指機器所具有的自動控制能力和根據(jù)環(huán)境的自我調節(jié)能力；智能至少包括三個方面的能力：理解、分析、解決問題的能力；歸納推理能力和演繹推理能力；自適應環(huán)境而生存發(fā)展的能力。
從以上對智能的解釋可以認為，智能鍛壓機床先進于數(shù)控鍛壓機床，其不但能可靠生產，還要高效生產；不但要數(shù)控化，還要智能化；不但易操作，而且要自動化操作；不但可發(fā)現(xiàn)并反饋問題，而且可分析并解決問題；不但具備生產功能，而且具備管理功能；不但具備自診斷能力，而且要具備遠程協(xié)同處理能力。也就是說，智能鍛壓機床應具備：成形、監(jiān)控、分析、診斷、處理、傳輸、記錄、內外及遠程協(xié)同能力,能夠與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算相結合,將數(shù)字化、信息化、智能化相融合，通過專業(yè)人士來操作，通過專家來處理問題，在全生命周期將用戶端與制造端互聯(lián)。即形成智能鍛壓機床與人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)。
1.智能鍛壓機床及分類
智能鍛壓機床應具備以下 25 項功能：行程次數(shù)可調；低速調模；裝模高度、氣墊壓力、氣墊行程、平衡缸壓力等可手動調節(jié)、自動調節(jié)并有記憶功能；模具自動夾緊；設備和人身安全保證功能；偏載預警；各項調節(jié)功能互鎖；工作臺自動更換；模具參數(shù)儲存、調出；油量調節(jié)；溫度檢測與調節(jié)；潤滑控制與檢測；多機聯(lián)動和單機自動化功能；故障自動診斷；精度動態(tài)檢測，動態(tài)補償；人機管理；協(xié)同遠程診斷；互聯(lián)網(wǎng)控制；手指工廠功能；物聯(lián)網(wǎng)功能；微信掃描電子檔案資料顯示功能；GPS 定位功能，等。
智能鍛壓機床可分為以下幾種類型：
1.1 智能伺服鍛壓機床
伺服鍛壓機床通過伺服電機直驅帶動鍛壓機床滑塊，傳遞扭矩，控制靠伺服系統(tǒng)進行，可完全實現(xiàn)數(shù)字化、云計算、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡化功能。上述 25 項智能化功能在伺服鍛壓機床上已均具備實現(xiàn)條件。
1.2 智能數(shù)控鍛壓機床
對于大型閉式單、雙、四點鍛壓機床以及高速鍛壓機床來說，快速換模、高速運行、記憶、分析、診斷等功能已普遍實現(xiàn)。上述 25 項智能化功能均具備實現(xiàn)條件，有些功能成本有所增加，但維護、管理更加方便。
1.3 一般智能化鍛壓機床
開式單點、雙點及半閉式曲軸式鍛壓機床，由于結構限制，上述 25 項智能化功能中無法全部實現(xiàn)。該類型鍛壓機床也能實現(xiàn)部分智能化，其智能化指數(shù)比前述兩類型智能化機床要低。
2.智能化機床舉例分析
2.1 一般智能鍛壓機床
以徐鍛生產的 JH21-160A 型開式精密智能快速換模壓力機與某高性能壓力機調模時間對比為例分析。結果如表 1 所示。由表可見，一般智能鍛壓機床，智能換模比人工換模時間快，第一次調試 6 分08 秒，存貯后二次調模 5 分 38 秒。表明智能鍛壓機床在調模方面省時、省力，對操作人員素質要求低，不必反復調模。
2.2 多機橫桿生產線、機器人多機生產線、多機雙橫桿生產線
如 圖 1 所 示為徐鍛左右自動送料的單橫桿壓力機生產線；圖 2為徐鍛兩臺壓力機配三臺機器人生產線；圖 3 為徐鍛 5 臺雙橫桿電視機背板生產線。
表1 調模時間對照表
2.3 智能數(shù)控鍛壓機床
如圖 4 所示為徐鍛 JH71-800Y 閉式多工位智能數(shù)控壓力機。該機具備智能鍛壓機床 25 項功能的 15項。行程次數(shù)高達 18～22 次/分，帶有雙拆垛臺，帶有
磁性的機前送料機，伺服雙橫桿三次元送料機，更換模具雙橫桿自動更換，線尾皮帶機，廢料地下自動生產線。換模時間僅需 6 分鐘。
2.4 智能伺服壓力機熱成形生產線
如圖 5 所示為徐鍛智能熱成形伺服壓力機生產線。該生產線工藝路線為：料箱-加熱爐門機器人 1-板料拆垛機器人 2 并將板料送入加熱爐-關加熱爐門機器人 3-開加熱爐門機器人 1-從加熱爐取加熱后板料放到送料線機器人4-輸送機將加熱后板料輸送前移-機器人 5 將輸送線板料送到智能伺服壓力機-伺服壓力機熱成形-機器人 5 由伺服壓力機取出成形后零件，并放入料框。熱成形過程中進行模具冷卻。熱成形壓力機不但實現(xiàn)了換模智能化，而且和拆垛機器人、送料機器人、取料機器人、加熱爐、加熱爐開關門機器人、模具冷卻、安全門、爐內溫度檢測、出爐溫度檢測、水溫檢測、模內溫度檢測、成形力檢測與對比、板料未鍍鋅時加熱爐氮氣濃度檢測等聯(lián)動，實現(xiàn)遠程監(jiān)控、人機合一、完全智能型鍛壓制造。該智能生產線具備上述 25 項智能機床功能。
2.5 智能鍛壓機床控制模塊
智能鍛壓機床模塊分類如表 2所示。其中每一類模塊又有不同功能，不同模塊根據(jù)功能不同，又分為不同系統(tǒng)或裝置，如智能模塊又分為 7個子模塊。
根據(jù)用戶需求，各模塊將不斷變化。子模塊故障信息顯示頁面示例如圖 6 所示。
表 2智能壓力機模塊分類
綜上所述，智能鍛壓機床可實現(xiàn)智能調模、參數(shù)存貯、自動換模、偏載預警、人機互動、與 EP 連接、遠程監(jiān)控等功能，同時配備機器人、
三次元機械手等智能化周邊設備，實現(xiàn)人機合一，形成智能系統(tǒng)集成沖壓生產線，在生產效率獲得極大提高的同時，大大降低人工費用，減少試模廢件、模具維修等成本。不但滿足用戶日益高漲的沖壓智能化需求，而且?guī)椭脩魧崿F(xiàn)智能沖壓制造轉型升級。
3.鍛壓機床智能化面臨問題
鍛壓機床的智能化尚存在有以下的問題：①與智能鍛壓機床配套的相關軟件開發(fā)；②各種不同檔次的智能鍛壓機床的研發(fā)；③與各種不同檔次智能鍛壓機床配套且性價比高的附件研發(fā)；④現(xiàn)有鍛壓機床智能化改造。由于已使用鍛壓機床智能化改造難度比新購鍛壓機床智能化難度大得多，如何解決現(xiàn)有鍛壓機床智能化問題，需要下很大功夫；⑤與智能化鍛壓機床相配套的模具研發(fā)；⑥鍛壓機床智能化檢測設備研究；⑦其他鍛壓機床智能化，等。
本文提出智能的概念及智能鍛壓機床的概念，闡述智能制造在中國的現(xiàn)狀，分析鍛壓機床如何實現(xiàn)智能化，介紹徐鍛在打造智能鍛壓系統(tǒng)集成商方面的做法，并提出鍛壓機床智能化面臨的問題，對智能化鍛壓機床研究有參考價值，對于貫徹執(zhí)行中國制造2025 具有借鑒意義。
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