锻压机床智能化探析
2017-6-14 来源：江苏省徐州锻压机床厂集团有限公司 作者：闵 鹏，闵建成，夏 伟，李 逸
摘要：提出智能的概念及智能锻压机床的概念，阐述智能制造在中国的现状，分析锻压机床如何实现智能化，介绍徐锻在打造智能锻压系统集成商方面的做法。
关键词：锻压机械；智能化；智能制造；网络化；自动化
智能是智力和能力的表现。可以认为智能是知识与智力的总和，其中知识是一切智能行为的基础，而智力是获取知识并运用知识求解问题的能力，是头脑中思维活动的具体体现。在科技领域，智能可特指机器所具有的自动控制能力和根据环境的自我调节能力；智能至少包括三个方面的能力：理解、分析、解决问题的能力；归纳推理能力和演绎推理能力；自适应环境而生存发展的能力。
从以上对智能的解释可以认为，智能锻压机床先进于数控锻压机床，其不但能可靠生产，还要高效生产；不但要数控化，还要智能化；不但易操作，而且要自动化操作；不但可发现并反馈问题，而且可分析并解决问题；不但具备生产功能，而且具备管理功能；不但具备自诊断能力，而且要具备远程协同处理能力。也就是说，智能锻压机床应具备：成形、监控、分析、诊断、处理、传输、记录、内外及远程协同能力,能够与互联网、大数据、物联网、云计算相结合,将数字化、信息化、智能化相融合，通过专业人士来操作，通过专家来处理问题，在全生命周期将用户端与制造端互联。即形成智能锻压机床与人类专家共同组成的人机一体化智能系统。
1.智能锻压机床及分类
智能锻压机床应具备以下 25 项功能：行程次数可调；低速调模；装模高度、气垫压力、气垫行程、平衡缸压力等可手动调节、自动调节并有记忆功能；模具自动夹紧；设备和人身安全保证功能；偏载预警；各项调节功能互锁；工作台自动更换；模具参数储存、调出；油量调节；温度检测与调节；润滑控制与检测；多机联动和单机自动化功能；故障自动诊断；精度动态检测，动态补偿；人机管理；协同远程诊断；互联网控制；手指工厂功能；物联网功能；微信扫描电子档案资料显示功能；GPS 定位功能，等。
智能锻压机床可分为以下几种类型：
1.1 智能伺服锻压机床
伺服锻压机床通过伺服电机直驱带动锻压机床滑块，传递扭矩，控制靠伺服系统进行，可完全实现数字化、云计算、大数据、网络化功能。上述 25 项智能化功能在伺服锻压机床上已均具备实现条件。
1.2 智能数控锻压机床
对于大型闭式单、双、四点锻压机床以及高速锻压机床来说，快速换模、高速运行、记忆、分析、诊断等功能已普遍实现。上述 25 项智能化功能均具备实现条件，有些功能成本有所增加，但维护、管理更加方便。
1.3 一般智能化锻压机床
开式单点、双点及半闭式曲轴式锻压机床，由于结构限制，上述 25 项智能化功能中无法全部实现。该类型锻压机床也能实现部分智能化，其智能化指数比前述两类型智能化机床要低。
2.智能化机床举例分析
2.1 一般智能锻压机床
以徐锻生产的 JH21-160A 型开式精密智能快速换模压力机与某高性能压力机调模时间对比为例分析。结果如表 1 所示。由表可见，一般智能锻压机床，智能换模比人工换模时间快，第一次调试 6 分08 秒，存贮后二次调模 5 分 38 秒。表明智能锻压机床在调模方面省时、省力，对操作人员素质要求低，不必反复调模。
2.2 多机横杆生产线、机器人多机生产线、多机双横杆生产线
如 图 1 所 示为徐锻左右自动送料的单横杆压力机生产线；图 2为徐锻两台压力机配三台机器人生产线；图 3 为徐锻 5 台双横杆电视机背板生产线。
表1 调模时间对照表
2.3 智能数控锻压机床
如图 4 所示为徐锻 JH71-800Y 闭式多工位智能数控压力机。该机具备智能锻压机床 25 项功能的 15项。行程次数高达 18～22 次/分，带有双拆垛台，带有
磁性的机前送料机，伺服双横杆三次元送料机，更换模具双横杆自动更换，线尾皮带机，废料地下自动生产线。换模时间仅需 6 分钟。
2.4 智能伺服压力机热成形生产线
如图 5 所示为徐锻智能热成形伺服压力机生产线。该生产线工艺路线为：料箱-加热炉门机器人 1-板料拆垛机器人 2 并将板料送入加热炉-关加热炉门机器人 3-开加热炉门机器人 1-从加热炉取加热后板料放到送料线机器人4-输送机将加热后板料输送前移-机器人 5 将输送线板料送到智能伺服压力机-伺服压力机热成形-机器人 5 由伺服压力机取出成形后零件，并放入料框。热成形过程中进行模具冷却。热成形压力机不但实现了换模智能化，而且和拆垛机器人、送料机器人、取料机器人、加热炉、加热炉开关门机器人、模具冷却、安全门、炉内温度检测、出炉温度检测、水温检测、模内温度检测、成形力检测与对比、板料未镀锌时加热炉氮气浓度检测等联动，实现远程监控、人机合一、完全智能型锻压制造。该智能生产线具备上述 25 项智能机床功能。
2.5 智能锻压机床控制模块
智能锻压机床模块分类如表 2所示。其中每一类模块又有不同功能，不同模块根据功能不同，又分为不同系统或装置，如智能模块又分为 7个子模块。
根据用户需求，各模块将不断变化。子模块故障信息显示页面示例如图 6 所示。
表 2智能压力机模块分类
综上所述，智能锻压机床可实现智能调模、参数存贮、自动换模、偏载预警、人机互动、与 EP 连接、远程监控等功能，同时配备机器人、
三次元机械手等智能化周边设备，实现人机合一，形成智能系统集成冲压生产线，在生产效率获得极大提高的同时，大大降低人工费用，减少试模废件、模具维修等成本。不但满足用户日益高涨的冲压智能化需求，而且帮助用户实现智能冲压制造转型升级。
3.锻压机床智能化面临问题
锻压机床的智能化尚存在有以下的问题：①与智能锻压机床配套的相关软件开发；②各种不同档次的智能锻压机床的研发；③与各种不同档次智能锻压机床配套且性价比高的附件研发；④现有锻压机床智能化改造。由于已使用锻压机床智能化改造难度比新购锻压机床智能化难度大得多，如何解决现有锻压机床智能化问题，需要下很大功夫；⑤与智能化锻压机床相配套的模具研发；⑥锻压机床智能化检测设备研究；⑦其他锻压机床智能化，等。
本文提出智能的概念及智能锻压机床的概念，阐述智能制造在中国的现状，分析锻压机床如何实现智能化，介绍徐锻在打造智能锻压系统集成商方面的做法，并提出锻压机床智能化面临的问题，对智能化锻压机床研究有参考价值，对于贯彻执行中国制造2025 具有借鉴意义。
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