1.3 鍛壓裝備技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)

目前，制造業(yè)已從工廠化、規(guī)模化、自動(dòng)化為特征的工業(yè)制造化，轉(zhuǎn)向了多樣化、個(gè)性化、定制式，更加注重用戶體驗(yàn)的協(xié)同創(chuàng)新、全球網(wǎng)絡(luò)智能制造服務(wù)。“制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目提出實(shí)施“中國(guó)制造2025”的核心是實(shí)施制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。先進(jìn)而智能的高端裝備，是先進(jìn)制造技術(shù)、信息技術(shù)和智能技術(shù)的集成和融合，通常是具有感知、分析、推理、決策和控制功能的裝備的統(tǒng)稱，體現(xiàn)了制造業(yè)的智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展要求。

所規(guī)定的材料的塑性成形工藝必須依賴鍛壓設(shè)備來完成工業(yè)化生產(chǎn)，而鍛壓設(shè)備必須要滿足塑性變形工藝對(duì)運(yùn)動(dòng)、能量與控制的要求。金屬塑性成形是利用材料的塑性，在外力、能量和相應(yīng)的工模具的約束下，使金屬產(chǎn)生永久變形以獲得所需形狀和性能的一種加工方法。經(jīng)塑性成形加工的工件有著優(yōu)良的材料流動(dòng)纖維、理想的材料強(qiáng)度特性、最少的材料和能量消耗，以及較高的精確度和表面質(zhì)量。金屬塑性成形用來改變材料的形狀，尺寸與性能，兼?zhèn)涑尚闻c成性兩個(gè)方面，因此越來越成為材料加工首選的工藝方法。隨著新材料、先進(jìn)塑性成形工藝的迅猛發(fā)展，對(duì)鍛壓設(shè)備提出了越來越高的要求。

鍛壓設(shè)備目前正處于“數(shù)控一代”（交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的時(shí)代）迅猛發(fā)展的時(shí)期，并將朝著“智能一代”的方向發(fā)展。依據(jù)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，迫切需要鍛壓設(shè)備朝著高效、節(jié)能、高可靠、高精度、智能化的方向發(fā)展，為新材料、航空航天、機(jī)器人、低碳、新能源等高新技術(shù)領(lǐng)域裝備，汽車、鐵路及電力裝備的設(shè)計(jì)制造提供技術(shù)支撐。

針對(duì)國(guó)外先進(jìn)鍛壓設(shè)備的現(xiàn)狀，并充分考慮到我國(guó)鍛壓設(shè)備的實(shí)際情況，我國(guó)鍛壓設(shè)備未來5～10年的發(fā)展目標(biāo)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.3.1 重型鍛壓裝備的自動(dòng)控制與工藝、模具一體化的數(shù)據(jù)庫(kù)

美國(guó)1955年投產(chǎn)的兩臺(tái)4.5萬(wàn)t模鍛液壓機(jī)，蘇聯(lián)1961—1964年投產(chǎn)的兩臺(tái)7.5萬(wàn)t模鍛液壓機(jī)，法國(guó)1976年投產(chǎn)的一臺(tái)6.5萬(wàn)t模鍛液壓機(jī)，經(jīng)過幾十年的工業(yè)化生產(chǎn)，其能力得到了充分的發(fā)揮，例如空客A380大型客機(jī)的鍛件已在俄羅斯的7.5萬(wàn)t模鍛液壓機(jī)上實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定高質(zhì)量的生產(chǎn)。1962年我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造了3萬(wàn)t模鍛液壓機(jī)之后又設(shè)計(jì)制造了1萬(wàn)t多向模鍛液壓機(jī)，此后重型鍛壓設(shè)備的研發(fā)停滯不前。直到2012年，4萬(wàn)t、8萬(wàn)t模鍛液壓機(jī)先后在西安、德陽(yáng)市投產(chǎn)；2011年3.6萬(wàn)t的黑色金屬垂直擠壓機(jī)在包頭市投產(chǎn)；太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱太重）生產(chǎn)的1.5萬(wàn)t臥式擠壓機(jī)2013年投產(chǎn)，2.25萬(wàn)t臥式擠壓機(jī)2016年在遼寧忠旺公司投產(chǎn)，8000t快鍛液壓機(jī)2007年投產(chǎn)，1.25萬(wàn)t的快鍛液壓機(jī)2012年投產(chǎn)；中國(guó)重型機(jī)械研究院研制的7m軋環(huán)機(jī)2011年已在青島成功應(yīng)用；青島鍛壓機(jī)械有限公司（簡(jiǎn)稱青鍛）研制的8000t電動(dòng)螺旋壓力機(jī)2012年投產(chǎn)；2007—2010年，一重、二重、上重、洛陽(yáng)中重分別新增150MN、160MN、165MN、185MN自由鍛液壓機(jī)，而其中185MN自由鍛液壓機(jī)，配備750t·m的鍛造操作機(jī)，使我國(guó)的大鍛件能力從190t提高到400t，最大鋼錠生產(chǎn)能力從360t提高到600t。有效地緩解了我國(guó)航空、航天、國(guó)防、船舶、電力及機(jī)械制造等行業(yè)急需大型鍛壓產(chǎn)品制造能力不足的局面。目前世界上知名的重型鍛壓設(shè)備還未真正批量化應(yīng)用于工業(yè)中，與該類設(shè)備最大能力發(fā)揮的相關(guān)模具、工藝與控制一體化的數(shù)據(jù)化研發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，已造成這些重型設(shè)備優(yōu)質(zhì)資源的浪費(fèi)。例如西安三角公司的4萬(wàn)t模鍛壓力機(jī)的滿負(fù)荷工作壓制的最大速度可達(dá)20mm/s，而目前我國(guó)在大型高質(zhì)量的航空與航海發(fā)動(dòng)機(jī)用模鍛件的實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)的工作速度僅為5mm/s，同時(shí)滑塊的每分鐘行程次數(shù)也未能滿負(fù)荷得到發(fā)揮。

自2007年以來，中國(guó)在重型鍛壓設(shè)備的研發(fā)與投產(chǎn)情況已在世界名列前茅，但仔細(xì)考究這些投資巨大的設(shè)備，其中的油壓控制系統(tǒng)硬件與電氣控制硬軟件不少都是花巨資委托國(guó)外廠商（如美國(guó)oilgear towler公司）定制。特別是其中的高壓、大流量、高精度的液壓元件（泵、閥等）與電氣控制器件，幾乎全部采用國(guó)外進(jìn)口。造成這些關(guān)系到國(guó)家安全與國(guó)計(jì)民生的關(guān)鍵設(shè)備的心臟部件及其神經(jīng)控制系統(tǒng)完全依賴國(guó)外，因此，急需要開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高壓、大流量、高精度的液壓元件與電氣控制硬件，并研發(fā)出相應(yīng)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化控制軟件，既可使這些重型設(shè)備的能力得到充分發(fā)揮，又可為后續(xù)的重型鍛壓設(shè)備的研發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.3.2 大中型伺服壓力機(jī)及其控制系統(tǒng)

目前我國(guó)的機(jī)械裝備正處于“數(shù)控一代”蓬勃發(fā)展的時(shí)期，鍛壓裝備朝著分散多動(dòng)力、近零傳動(dòng)（近直驅(qū)）的全數(shù)控方向發(fā)展。而這一先進(jìn)理念在鍛壓裝備中就表現(xiàn)為伺服壓力機(jī)。鑒于目前小規(guī)格伺服壓力機(jī)的技術(shù)水平已趨于成熟，今后主要應(yīng)在大中型伺服壓力機(jī)的傳動(dòng)方式、工作機(jī)構(gòu)及其大規(guī)格伺服電動(dòng)機(jī)方面進(jìn)行研究。尤其在公稱壓力為630t、800t、1000t、1250t、1600t、2000t、2500t、3000t、3500t、4000t、4500t機(jī)械式伺服壓力機(jī)，公稱壓力為3500t、4000t、4500t、5000t、6300t、8000t液壓式伺服壓力機(jī)，橫向旋壓力為10t、20t、30t、40t、60t全數(shù)控強(qiáng)力旋壓機(jī)及其各自的數(shù)控系統(tǒng)等方面。

1.3.3 高效、高性能精確成形數(shù)控壓力機(jī)

為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，應(yīng)加大型高速壓力機(jī)、覆蓋件拉深設(shè)備、徑向鍛機(jī)、高速落料機(jī)的研發(fā)力度。尤其要研發(fā)出公稱壓力為100t、125t、160t、200t和滑塊行程次數(shù)為1000～1250的閉式高速機(jī)械壓力機(jī)，公稱壓力為1000t、1250t、1600t、2000t、2400t和滑塊行程次數(shù)為16～20次/min的覆蓋件拉深機(jī)械壓力機(jī)，公稱壓力為630t、800t、1000t和40～60次/min的閉式單動(dòng)板材落料機(jī)械壓力機(jī)，可鍛棒料直徑為100mm、130mm、160mm、250mm和錘頭打擊次數(shù)為500～1200次/min的機(jī)械式徑向鍛造操作機(jī)，公稱壓力為20t、30t和沖頭次數(shù)為1000～1500次/min的回轉(zhuǎn)頭機(jī)械壓力機(jī)。

1.3.4 適用于新材料、新工藝的特種壓力機(jī)

隨著像高強(qiáng)度鋼板、輕質(zhì)的鋁鎂合金板材、輕質(zhì)多孔材料、光伏玻璃基板覆銅板材、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等新型材料，以及諸如板材的鎖鉚焊、管材的壓力復(fù)合、對(duì)輪旋壓、雙輥夾持旋壓、板材的熱成形、多點(diǎn)模成形、內(nèi)高壓成形、半固態(tài)成形、電磁成形、爆炸成形、增量式軸向推進(jìn)滾軋成形等新塑性成形工藝的大量涌現(xiàn)，要滿足其工業(yè)化生產(chǎn)的要求，急需研發(fā)相應(yīng)的特種設(shè)備以適應(yīng)新的材料、滿足新的工藝條件。

1.3.5 行業(yè)與國(guó)家重大需求的核心關(guān)鍵塑性加工裝備

我國(guó)近年來的高鐵運(yùn)輸裝備、核電設(shè)備、汽車、船舶、航空航天、發(fā)電裝備、兵器、家電、通信等領(lǐng)域，需要的核心關(guān)鍵設(shè)備無法從國(guó)外進(jìn)口，大大制約了這些領(lǐng)域的發(fā)展。鍛壓裝備尤其要強(qiáng)化與海洋與航空領(lǐng)域密切相關(guān)的研發(fā)，例如核潛艇殼體的環(huán)軋與脹形塑性成形設(shè)備。考慮到?jīng)_壓是汽車制造4大工藝之首，應(yīng)加大適用于汽車節(jié)能減排的先進(jìn)制造裝備的研發(fā)，以達(dá)到節(jié)能、降耗、提高生產(chǎn)率、降低成本、改善質(zhì)量的共同目標(biāo)，為我國(guó)汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。