2.3 智能機器的實施途徑

發展智能機器有三大實施途徑：分散多動力、伺服電直驅和集成一體化，其目標是數字高節能、節材高效化和簡潔高可靠。

2.3.1 分散多動力

分散多動力，狹義上是指機器采用單獨的動力源來驅動每個自由度動作的方式，即每個自由度使用各自獨立的動力源，每個自由度全面深度地傳感機器內部信息，每個自由度均可柔性地實現控制。廣義上來講就是機器的每個自由度的運動零部件可采用一個或者多個獨立的動力源來驅動。可供采用的動力源類型包括機械、液壓、氣動等，多個傳動零部件同時帶動下一級的同一零部件，例如雙邊齒輪傳動、多根三角帶傳動、行星齒輪傳動、多點機械壓力機以及多液壓缸的液壓機等，圖2-4所示為典型的分散多動力鍛壓設備。也就是說機器的每一個自由度的動作依靠動力源、傳動機構和各類傳感器之間構成的控制回路來完成。分散多動力的思想使機器實現了全面傳感——信息深度自感知的基本功能，智能化裝備準確感知企業、車間、系統、設備、產品的運行狀態，從而實現動力源、傳動機構的數字化控制，機器的高效、節能運行。

大噸位鍛壓設備若采用集中動力源則存在輸出特性單一、動力特性固定、可調節性差等缺點，完成不同工件加工時的實際負荷差異大，往往會造成嚴重的能量浪費。智能型的集中動力源的規格大、造價高、能量利用率低，甚至目前還沒有制造出來的產品；傳統的集中動力源，動力特性單一，動力源的能量與運動的傳遞路線長，機械整體傳動系統結構復雜且龐大；傳動系統中摩擦與間隙等非線性因素多，機器工作可靠性差。因此，集中動力源無法滿足智能化鍛壓設備生產過程高效、柔性、節能、高質量的要求，無法實現對機器內各個環節的能量與運動特性的實時監控。

伺服壓力機在工作中受到的負載是典型的沖擊負載，只是在模具接觸工件并進行加工時承受較高的工作負荷，而其他較長的時間段內只受運動部件的摩擦力和重力的影響，這段工作基本沒有負載要求。如果按照短時的沖擊負載情況來選擇單個伺服電動機直驅壓力機運轉，勢必會造成電動機容量的增大，成本過高。因此，現有的伺服壓力機驅動經常采用多電動機及增力機構，如圖2-5所示。

1．多電動機驅動

多電動機驅動即采用多臺電動機分別驅動多套傳動系統帶動同一個滑塊完成鍛壓工作。大噸位的伺服式熱模鍛壓力機需要大功率的伺服電動機，但受限于伺服電動機技術的發展，伺服電動機的功率很難做得非常大。即便是那些大功率的伺服電動機，價格也非常高。為了降低單個電動機的功率，可以采用多邊布局，采用多電動機進行驅動的方案，這將顯著降低伺服式熱模鍛壓力機的成本。圖2-6所示的SE4-2000伺服壓力機采用了4臺電動機進行驅動的方案，能夠同時運轉驅動滑塊運動。

2．多齒輪分散傳動

大中型機械壓力機所需的減速比高達30～90，甚至上百，當采用普通的齒輪減速方式（一級齒輪減速比最多7～9級）時，需要將齒輪做得很大，導致減速的齒輪傳動系統體積龐大，質量大，慣性大，動作靈敏性差，生產成本高，大尺寸的齒輪切削加工費用高，傳動效率低，消耗材料多，不利于裝配和運輸等。多齒輪分散傳動方案具有低慣量輕量化的特點，可以提高壓力機的承載力，降低轉動部分的轉動慣量，減小壓力機傳動部分的尺寸。

采用多齒輪分散傳動方案，可以大大降低傳動部分的質量，降低傳動機構在工作時的轉動慣量。以400t熱模鍛壓力機為例，根據計算，采用多齒輪傳動方案的質量僅為普通齒輪減速方式質量的30%左右，轉動慣量為普通齒輪減速方式的20%。圖2-7所示傳動方案，采用4個齒輪分散驅動中心齒輪，有利于實現傳動過程中的多齒嚙合，提高傳遞轉矩和傳動平穩性，降低質量和轉動慣量。

3．多套傳動機構同步傳動

為了實現多套傳動機構的同步，可以在傳動齒輪間加過橋齒輪，從而使傳動機構能夠實現同步工作，保證滑塊在運動過程中不產生偏轉和傾覆。圖2-8所示為在兩套/多套傳動機構間安裝的過橋齒輪。

4．行星齒輪傳動

圖2-9所示的行星齒輪傳動具有傳動效率高，承載能力強，傳遞功率大，傳動比大，結構緊湊，傳動平穩等優點，非常適合應用于伺服式熱模鍛壓力機。采用了行星齒輪后可以明顯減小壓力機的體積，使布局更為緊湊，同時也有利于提高熱模鍛壓力機的鍛壓能力，提高傳動平穩性。

5．典型設備

捷克專家拉瓦克杰和澤克勒姆設計了一種25MN直驅式壓力機，采用雙邊電動機進行驅動，行星齒輪機構傳動。圖2-10所示為株式會社放電精密加工研究所（Hoden Seimitsu Kako，HSK）研發的一種滾珠絲桿型同步伺服壓力機，其公稱壓力為5000kN，壓力機創新性地采用4個交流伺服電動機作為動力源，4套滾柱絲杠副作為傳動機構來驅動滑塊，此種結構可以隨時調整滑塊平行度，而且偏心負載時，滑塊平行度誤差可以控制在0.03mm/m以內，很好地解決了機床偏載問題。德國惠特（Heitkamp&Tumann）公司和希爾文羅壓力機（Synchro Press）公司也研發了類似的滾珠絲杠直驅型伺服壓力機，如圖2-11所示。

米克森蒂申克（Mitsantisuk C）等研究了一種機器人機械臂，采用模態空間的方法建立了該系統的兩電動機驅動模型并進行了仿真研究。伊藤（Itoh M）等提出了一種應用于兩電動機驅動系統的振動抑制方法，并對模型中的位置環控制影響進行了仿真研究。奧巴（Ohba Y）等研究了系統的共振頻率，并基于兩電動機驅動系統建立了一種新型具有摩擦的可逆模型。德國通快公司設計了一種新型雙電動機螺旋副伺服直驅式回轉頭壓力機，該壓力機采用兩個交流伺服同步電動機作為動力源，且兩個電動機的轉子分別與兩個螺母固定連接，通過兩個伺服電動機的轉動實現滑塊的上下往復運動。西安交通大學趙升噸等人研發的新型對輪旋壓設備如圖2-12所示，該旋壓設備的各旋輪均采用單獨

動力驅動的方式，各旋輪縱向各有一臺伺服電動機驅動，橫向分組驅動。有效地降低了對動力源的要求，并簡化了傳動結構，提高了系統的可靠性。而且，該設備除主軸采用變頻電動機外，其余裝置均由伺服電動機驅動，并采取直驅方式構建運動系統。這種方式有效地利用了伺服電動機可控性好、功率密度大等優點，并縮短傳動鏈，提高了設備的精度。

劉福才等通過仿真實例研究了多電動機同步協調運轉控制方法，指出了電氣同步控制系統中需要解決的實際問題。李耿軼等討論了普通機床和數控機床雙軸與多軸交流電動機的同步控制方法。西安交通大學研發的1600kN兩電動機雙肘桿伺服壓力機如圖2-13所示，采用自主研制的由內環主從控制方式、外環帶有誤差偏置補償的雙閉環控制策略的伺服壓力機控制系統，實現滑塊位移精度為0.1mm，并使得兩電動機的輸出轉矩瞬時差控制在額定轉矩的0.3%以內。

多電動機驅動方式可以有效分散電動機動力，避免出現單個大容量電動機及其驅動器設計制造成本過大的問題。同時，多電動機驅動有時也可以更好地平衡壓力機傳動結構的受力。通過設計合理的增力機構可以使壓力機滑塊運動具備低速鍛沖、快速空程的運動特性。壓力機中常用的增力機構包括曲柄連桿增力機構、肘桿增力機構、多連桿增力機構、螺旋增力機構、混合輸入增力機構等。

6．分散多動力需要解決的關鍵科技問題

分散多動力需要解決的關鍵科技問題包括：

1）不同類型、形式的動力源及其組合下，智能型分散多動力設計理論的建立。

2）以重量最輕、體積最小、能量利用率最高、經濟性最好等為優化目標的分散多動力優化模型的建立與求解算法的研究。

3）新原理的不同類型智能型動力源的研發。

4）機器常用智能型分散多動力源的數據庫的建立與完善。

5）新原理的分散多動力的標準化傳動部件的研發。

6）新原理的分散動力機械傳動方案的數據庫的建立與完善。

7）標準化、系列化、模塊化、信息化的高性能和高可靠性的機器常用的智能型分散多動力的功能部件的研發。

8）工業實際中量大面廣的典型機器的分散多動力技術方案的確定及其推廣。

9）智能型分散多動力部件的全生命周期的全面傳感、優化決策與可靠執行的遠程服務網絡的構建與合理布局方案研發。

2.3.2 伺服電直驅

直接驅動與零傳動是由電動機直接驅動執行機構、驅動工作部件（被控對象）完成相應的動作，取消了系統動力裝置與被控對象或執行機構之間的所有機械傳動環節，縮短了系統動力源與工作部件、執行機構之間的傳動距離。直驅系統是真正意義上的機電一體化。直接驅動的3個層次為：直驅被控對象；直驅執行元件，精簡傳動環節；短流程工藝與直驅設備一體化。結合交流伺服電氣控制系統，進行機器實時運行狀態數據的實時檢測和識別，并對所采集的實時運行參數進行相應的分析和實時處理，從而可以使系統根據機器的實時運行狀態自動做出判斷與選擇，系統更加簡潔，機器工作效率可以得到大幅度提高。

在傳統機械裝備中，從動力源到工作部件之間的動力傳動，需要通過一整套復雜的運動轉換和機械傳動機構來實現，這些運動轉換和機械傳動機構在實現動力傳動的同時會帶來一系列的問題，如造成較大的轉動慣量、彈性變形、反向間隙、運動滯后等，使得機械裝備的加工精度、運行可靠性降低；傳動環節存在機械摩擦，產生機械振動、噪聲及磨損等必定會增加維護、維修的時間和成本；復雜的傳動環節會造成鍛壓裝備的工作效率下降、工作成本升高。傳統機械設備多采用交流異步電動機驅動，其啟動電流是額定電流的5～7倍，且不能頻繁啟動，不能滿足每分鐘需啟停十幾次或幾十次的生產工藝要求，必須帶有離合器和制動器。長期以來，針對機械傳動環節的傳動性能開展了很多研究和改進，雖取得了一定的節能效果，傳動性能得到了優化，但并未從根本上解決問題。

目前機械設備上可以采用的電動機有交流異步電動機、變頻調速電動機、開關磁阻電動機和交流伺服電動機等。

1）交流異步電動機是目前工業設備上應用最廣泛的電動機。交流異步電動機具有結構簡單、價格便宜、牢固耐用和維護方便等優點，但也有電動機頻繁啟停時發熱嚴重、啟動電流過大等缺點。目前國內常見的傳統機械設備都是采用交流異步電動機作為驅動源，這種熱模鍛壓力機需要離合器和制動器等，能量利用率低。將交流異步電動機直接應用熱模鍛壓力機會帶來很多問題，由于不能實現頻繁啟動，嚴重影響了熱模鍛壓力機的控制性能。

2）變頻調速電動機是利用變頻器驅動的電動機的總稱。變頻器主要通過控制半導體元件的通斷把電壓和頻率不變的交流電變成電壓和頻率可變化的交流電源。變頻調速電動機具有調速效率高、噪聲低、調速范圍寬、適應不同工況下的頻繁變速等優點，非常適合應用于需要頻繁啟停或變速的場合。但是，目前變頻調速電動機技術也有很多的問題。我國發電廠的電動機供電電壓高于功率開關器件的耐壓水平，造成電壓上的不匹配。變頻調速系統由于大量使用了電子元器件，造價較高。由于目前變頻調速電動機主要應用于小功率場合，因此變頻調速電動機在熱模鍛壓力機上的應用受到了限制，但隨著變頻調速電動機的發展及相關電子元器件價格的降低，變頻調速系統在熱模鍛壓力機伺服驅動上將會得到更多的應用。

3）開關磁阻電動機是一種新型的調速電動機。開關磁阻電動機具有結構簡單、可靠性高、成本低、動態響應好等優點，但也具有轉矩脈動大、振動和噪聲大等缺點。西安交通大學的趙升噸教授等在將開關磁阻電動機應用于熱模鍛壓力機方面做了很多研究工作。由開關磁阻電動機驅動的伺服式熱模鍛壓力機與傳統熱模鍛壓力機最大的區別是沒有離合器和飛輪等。開關磁阻電動機通過一級或多級齒輪減速驅動工作機構運動，由工作機構帶動滑塊做上下往復直線運動，完成工件的鍛壓工作。

4）交流伺服電動機的控制速度和位置精度非常準確，通過控制電壓信號來控制電動機的轉矩和轉速。伺服電動機的抗過載能力強，非常適合應用于有轉矩波動或快速起動的場合。伺服電動機的響應速度快、發熱少、噪聲低、工作穩定。但伺服電動機目前也存在價格高等缺點，尤其是大功率的伺服電動機，造價非常高。目前的伺服壓力機多采用交流伺服電動機作為動力源，在伺服壓力機領域，日本的小松、天田和會田，德國的舒勒等公司生產的伺服壓力機處于世界領先水平。

1．典型的伺服電直驅鍛壓設備

現有的交流伺服電動機直接驅動的機械壓力機的傳動機構主要有四種：

1）由伺服電動機帶動絲杠旋轉，使多桿機構推動滑塊完成沖壓工作。

2）由伺服電動機帶動曲柄旋轉，使多桿機構推動滑塊完成沖壓工作。

3）由直線電動機直接驅動滑塊完成沖壓工作。

4）由直線電動機經一級增力肘桿機構驅動滑塊完成沖壓工作。

工業4.0的鍛壓設備采用伺服電動機直接驅動與零傳動，鍛壓過程采用智能化伺服控制，可以實現智能化、數控化、信息化加工。鍛壓時的工作曲線可以根據需求進行設置，對打擊能量進行伺服控制，可以有效拓寬鍛壓設備的工藝范圍，提高鍛壓設備的工藝性能。在工作時，實時監測記錄設備的鍛壓參數，對伺服式鍛壓設備進行信息化管理，實現真正意義上的機電軟一體化。

1997年，世界上第1臺800kN伺服壓力機HCP3000由日本小松公司生產問世。從那以后，日本、德國、西班牙和中國紛紛開始研制伺服壓力機，相繼生產出各種類型的伺服壓力機。日本會田和小松公司將傳統機械壓力機驅動部分更換為伺服電動機驅動，開發出小型伺服壓力機。德國舒勒公司將偏心驅動與伺服驅動技術相結合，開發了新型伺服壓力機。西班牙法格公司開發了伺服電動機直接驅動的曲柄壓力機。日本網野公司推出了大型機械連桿式伺服壓力機和液壓式伺服壓力機。液壓式伺服壓力機及其驅動原理如圖2-14所示，采用交流伺服電動機通過減速器和特殊驅動螺桿驅動液壓缸進行直線運動，不使用液壓泵和伺服閥等，電能消耗是普通壓力機的1/3、發熱少、75dB以下的低噪聲和低振動且工作用油少。德國舒勒公司研發了一種新型直線鍛錘，如圖2-15所示，其摒棄了傳統的動力源，使用直線電動機提供能量，將直線電動機的動子和鍛錘的錘頭直接相連，并利用錘頭自身的重力勢能使得錘頭高速運動，從而實現對鍛件的打擊。

日本會田（AIDA）工程技術公司研發了一種采用直線電動機為動力源、傳動方式為直接驅動、主要用于小型精密零件加工的新型成形壓力機（見圖2-16），其最大工作壓力為5kN，對制品加壓壓力小，成形過程中幾乎沒有噪聲，進一步實現了高精度化成形。該壓力機甚至可以在對環境條件要求較高的半導體制造工程等生產線上使用。此外，該成形機操作簡便，對模具不需要機械限位裝置，容易實現質量控制。

山田多比（DOBBY）公司與發那科（FANUC）公司聯合開發了一種智能型高精度直線電動機驅動壓力機，壓力機采用示教式數控技術，下死點精度可控制在5μm之內，驅動直線電動機為下置式結構，這種下傳動方式使機床具備良好的、便捷的操作性，改善了生產加工環境，如圖2-17所示。

華中科技大學研發了一種新型同步直驅式伺服壓力機，公稱壓力為1000kN，率先采用低速大轉矩新型伺服電動機直接驅動，如圖2-18所示。提出了適用于伺服壓力機的高性能曲線規劃方法，能夠實現滑塊運動曲線的高精度控制。開展了多電動機同步控制策略研究，采用電子虛擬主軸控制策略，實現了多電動機位置同步精確控制，將兩電動機最小偏差控制在0.18°以內。

西安交通大學和廣東鍛壓機床廠有限公司共同設計了一種新型雙電動機直驅式伺服壓力機，主工作機構如圖2-19所示。以分散多動力、伺服電直驅的思想為主導，運用兩個開關磁通永磁電動機作為動力源，電動機直接與曲軸連接實現零傳動，取消了復雜的飛輪、離合器與制動器傳動機構，提高了傳動效率；控制系統采用速度環+電流環雙閉環控制策略，可以控制滑塊實現快速空行程-慢速沖壓-快速回程的動作，運動控制精度高，大大提高了生產效率。

張瑞等認為電動螺旋壓力機的綜合剛度是影響鍛壓成形工藝效率的重要因素之一，對六種電動螺旋壓力機的結構、成形工藝效率和綜合剛度進行了定性分析，闡明了雙端軸承伺服直驅型電動螺旋壓力機具有高剛度的機理。

蘇州大學的王金娥等提出一種直線電動機驅動式肘桿-杠桿二次增力數控壓力機，如圖2-20所示，由下置直線伺服電動機提供驅動力，傳動機構對稱布置，采用肘桿-杠桿二次增力機構，彌補了目前直線電動機驅動式壓力機重心偏高、動力學性能不好、動態穩定性差和噪聲大等不足。

2017年，揚力集團在機床展覽會上展出了GM-315K數控門式萬能液壓機，通過取消壓力控制、速度控制等液壓回路簡化了液壓傳動系統，采用伺服電動機直接驅動液壓泵，實現滑塊運動的高精度控制，且滑塊運動速度控制更加平穩，解決了傳統液壓機滑塊運動過程中存在的振動、沖擊等問題。采用伺服電動機直接驅動，系統噪聲低、發熱量小、工作效率高、重復定位精度高，不需要額外安裝空調等設備進行液壓系統冷卻，能耗大大降低。液壓機采用伺服電動機驅動液壓泵、液壓系統與液壓缸，可以不再使用節流閥和溢流閥等，通過實時監測數字壓力表和電動機泵轉數、轉速反饋值，實時監控液壓機運動和壓力。可根據速度與位置的預設值、壓力表實時反饋值來控制電動機轉數和轉速，實現對液壓缸的無級調速和調壓，實現液壓系統由閥控向智能數控的轉化。

2．伺服電動機直接驅動關鍵科技問題

伺服電動機直接驅動關鍵科技問題包括：

1）不同機器的直接驅動或近直驅的動力學理論的研究。

2）適合不同使用機器的高性能新原理的伺服電動機的研發。

3）典型機器的伺服電動機直驅或近直驅的方案的研究。

4）不同行業的標準化、系列化的直驅與近直驅的功能部件的研發。

5）大功率伺服電動機用驅動器與控制器的研發。

6）大功率伺服電動機的儲能方式與器件的研發。

7）伺服電動機與機械減速器合理匹配理論的研究。

8）伺服電動機與機械減速器、液壓泵、氣泵一體化產品的研發。

9）典型機器直驅與近直驅系統的能量與運動轉換過程的計算機仿真軟件的研制。

10）典型工業行業或領域的整體直驅與近直驅技術的規劃。

2.3.3 集成一體化

集成一體化是基于全生命周期理念，在機器功能及其關鍵零部件結構兩個層面，進行機械、電氣與軟件的全面與深度的融合，實現機器的智能、高效、精密、低能耗的可靠運行。機器實現精準控制自執行，系統具備高可靠性，也就是系統安全執行各項決策，實時對設備狀態、車間和生產線的計劃自行做出優化、調整。

集成一體化是基于智能機器的3個基本要素，進行機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動、電氣傳動使各自內部零部件相互融合，研發出資源利用率高的環境友好型產品。

集成一體化有6個層次：復雜與大型的高性能機械零件的整體化，傳動系統的零件一體化，機器的每個自由度的動力源與傳動系統的一體化，機器每個自由度的動力源與傳動、工作機構的一體化，智能激振器與全面傳感器嵌入機械零部件的一體化，智能材料、工藝與設備的一體化。

1．典型的集成一體化鍛壓設備

20世紀90年代末期，美國國家宇航局（NASA）已經將自行研制的飛輪儲能系統應用于低地球軌道衛星，飛輪儲能系統同時具備電源和調姿調控功能。1998年夏，美國進一步開展復合材料在飛輪儲能系統的應用研究，并開始進入試制階段。日本交通公害研究院對一款混合動力汽車采用蓄電池和超級電容組合儲能方式，并對整車制動能量回收系統進行了仿真和臺架試驗研究。拉瓦克杰和澤克勒姆研討了直驅式壓力機的能量回收與儲存方法。安東尼（Gee A M）等人分析了電池、超級電容、飛輪等幾種能量儲存方式。易布拉欣（Ibrahim H）等人提出了一種利用壓縮氣體進行電能儲存的技術。

舒勒（Servoline）伺服沖壓生產線（見圖2-21）采用伺服直接驅動技術，沖壓線配備裝載機、橫桿機械手和尾線系統，可用于大規模批量生產和小批量生產，很好地解決了多品種生產問題。針對熱沖壓零部件的生產，舒勒提出并開發了一種高效熱成形技術，該技術是實現汽車輕量化生產的關鍵技術之一。建立完善的售后服務APP系統，也是舒勒智能沖壓車間的理念之一。據報道，舒勒的伺服沖壓生產線目前在中國有10條，歐洲有16條。圖2-22所示為舒勒橫桿機器人4.0，它具備超強的靈活性，彌補了原機器人無法定義速度和運動曲線的不足，極大地提高了生產速度和產出率，是裝載、卸料以及現有生產線改造的理想之選。

德國舒勒公司研制的一種交流伺服直線電動機驅動的新型直線鍛錘，如圖2-23所示，將動力源、傳動系統與工作機構三者有機地集成復合在一起。利用交流伺服直線電動機取代傳統的氣缸或液壓缸，將錘頭直接與電動機動子相連，無中間傳動機構。由于直線電動機取代了氣缸或是液壓缸，這也省去了較多的管路系統及各種密封零部件，大大降低了結構的復雜性，增強了系統的集成化。在一定程度上降低了系統的故障率。由于電動機的運動和所通電流的大小、方向、相位有著直接關系，而現階段，對于電流的控制系統已十分發達，所以相對于控制氣壓或是油壓，控制電動機就顯得方便很多。

紀鋒等設計了由異步電動機、飛輪和雙向變流器三大模塊組成的直流并聯型飛輪儲能裝置，以空間矢量脈寬調制技術為基礎，提出了飛輪調節階段和保持階段的雙模式雙閉環控制策略，設計并研制了直流并聯型飛輪電池用的控制器，通過負載試驗驗證了控制策略的可行性并進行了控制器參數優化等。余俊等為自主研發的2000kN曲柄連桿伺服壓力機設計了一套電容儲能系統。韋統振等提出制動能量綜合回收利用方法以及超級電容器儲能單元儲能量和充放電變流器功率優化設計方法。西安交通大學研究了壓力機減速制動過程中能量儲存的方式，并研制了外轉子開關磁通永磁電動機和飛輪一體式儲能系統。電子飛輪集成結構如圖2-24所示，將電動機轉子與飛輪集成為一體。

圖2-25所示為揚力集團自主研發的HFP 2500t熱模鍛壓力機全自動生產線，高度集成了主電動機變頻驅動、現代化智能控制等先進技術，產品穩定性好，可靠性和生產效率高。

趙國棟等基于虛擬現實制作軟件（Virtools）的渲染引擎和C++語言編寫的可視化集成仿真引擎，開發了鍛造液壓機成套設備可視化集成平臺，實現了對成套設備組成、基本運動、工藝過程和工作性能的可視化仿真。

圖2-26所示為西安交通大學趙升噸等人研制的交流伺服驅動軸向推進滾軋成形設備，該設備是根據工藝與裝備一體化的研究思路，為開展花鍵軸的軸向推進增量式成形工藝而設計并研制的新型特種成形設備。它主要由實現滾軋模具旋轉功能和徑向位置調整功能的滾軋系統、實現花鍵軸坯料前后夾緊及軸向推進的推進系統、實現對花鍵軸坯料快速加熱的感應加熱系統、實現對裝置中動作執行元件進行精確控制的伺服控制系統構成。

2．集成一體化的關鍵科技問題

集成一體化的關鍵科技問題包括：

1）不同機器集成一體化的動力學設計理論的研究。

2）適用類型機器的高性能新原理的交流伺服電動機的研發。

3）典型機器的一體化驅動與傳動方案的研究。

4）不同行業的標準化、系列化、信息化與網絡化的一體化的功能部件的研發。

5）大功率伺服電動機用驅動器與智能控制器的研發。

6）大功率伺服電動機的儲能方式與器件的研發。

7）伺服電動機與機械減速器合理匹配理論的研究。

8）伺服電動機與機械減速器、液壓泵、氣泵的一體化產品的研發。

9）典型機器的集成一體化的能量與運動轉換過程的計算機仿真軟件的研制。

10）典型工業行業或領域智能機器的集成一體化的規劃。

11）典型材料、工藝與設備一體化。