文／秦劍，鹿新建，柯尊芒，方昕·江蘇省徐州鍛壓機床廠集團有限公司

具有中國特色的高速壓力機發(fā)展趨勢

文／秦劍，鹿新建，柯尊芒，方昕·江蘇省徐州鍛壓機床廠集團有限公司

經(jīng)過近十年的快速發(fā)展，我國高速壓力機產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，當前在政策導向和市場拉動的聯(lián)合作用下，產(chǎn)品規(guī)格和檔次開始進入轉型升級時期。與國際高速壓力機的超精密、超高速發(fā)展趨勢有所不同，大型、高速、精密、可靠將成為國內(nèi)高速壓力機下一步發(fā)展的主要趨勢。

高速壓力機的國際發(fā)展趨勢

高速壓力機的國際發(fā)展趨勢為超高速、超精密，近兩年主要側重于超精密方面的發(fā)展；在研發(fā)方向上的趨勢，就是多樣化、適應特定行業(yè)的高速產(chǎn)品發(fā)展迅猛。

以國際上在高速壓力機研發(fā)制造領域占有領先地位的企業(yè)，如瑞士布魯?shù)聽枺˙RUDERER）、德國舒勒（SCHULER）、美國明斯特（MINSTER）、意大利貝斯康尼（BALCONI）、日本山田（YAMADADOBBY）、日本電產(chǎn)京利（KYORI）、日本會田（AIDA）等公司為例，說明如下。

BRUDERER的BSTA系列高速沖床，以其獨特的杠桿機構、精湛的工藝，達到了最佳的工作性能，廣泛應用于電子、手表、手機、電機、汽車等行業(yè)。近期，根據(jù)市場需求推出了大工作臺面的BSTA510-125高速壓力機，沖壓力510kN，每分鐘沖壓次數(shù)可達到100～1050次，工作臺面尺寸為1240mm×650mm。

SCHULER以節(jié)能驅動創(chuàng)新為主題，于2011年重點推出了生產(chǎn)電機沖片的新一代SA-S系列高速壓力機。SA-315S-3.3（沖壓力3150kN）和SA-500S-3.3（沖壓力5000kN）兩種規(guī)格的高速壓力機，每分鐘沖壓次數(shù)可達到80～400次，工作臺面尺寸分別為3300mm×1200mm和3300mm×1450mm，如此大的模具區(qū)域幾乎覆蓋了所有復雜幾何形狀的電機芯片大型級進模；加之上模的沖裁深度精確度可控制到0.01mm，這就使極薄金屬板材的自扣方式成為可能，該系列產(chǎn)品可基本適用電機沖片的所有生產(chǎn)企業(yè)。

MINSTER的高速沖床壟斷了食品包裝行業(yè)（易拉蓋），全球99％以上的易拉蓋沖壓設備均由其提供。該公司同時保持電機沖片行業(yè)的優(yōu)勢，于2009年開發(fā)出了高速伺服開槽機和系統(tǒng)，產(chǎn)品NTCH-25沖壓力為250kN，滑塊行程為12mm，公稱力行程為2mm，每分鐘沖壓次數(shù)可達到200～1200次。

BALCONI推出了全球沖壓噸位最大的6300kN高速沖床，每分鐘沖壓次數(shù)為80～320次，工作臺面尺寸為3200mm×1400mm。

YAMADADOBBY在保持微電機和微電子產(chǎn)業(yè)方面優(yōu)勢的同時，針對電動工具行業(yè)重點推出了增強滑塊受力剛性的EPS系列產(chǎn)品，EPS-150HS的每分鐘最高沖壓次數(shù)可達到850次。

KYORI以其優(yōu)良的性價比占據(jù)了國內(nèi)的大部分市場，以引線框架、連接器端子等超精密加工行業(yè)為供給對象，重在追求卓越的下死點性能、超高速下優(yōu)良的穩(wěn)定性以及高水準的動態(tài)精度，其可變行程精密自動沖床FLEXCAM產(chǎn)品，一臺沖床可以通用數(shù)套模具，在架料試機時也可通過觸摸屏切換行程，行程切換時間最快僅需15s。

AIDA以微電機行業(yè)為供給對象，針對馬達鐵心模具向大臺面、超精密方向發(fā)展的需要，以MSP-300產(chǎn)品為依托，形成了滑塊四點支撐結構的高剛性、高精密系列產(chǎn)品，目前MSP系列高速壓力機已發(fā)展到MSP-400。

中國高速壓力機的發(fā)展

政策導向

與國際一流高速壓力機生產(chǎn)企業(yè)相比，我國高速壓力機生產(chǎn)企業(yè)的設計、制造能力還存在很大的差距。為提高我國高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備的自主開發(fā)能力，自2009年起，國家工業(yè)和信息化部開始下達有關科技重大專項課題經(jīng)費資助計劃，即“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項（以下簡稱“國家重大專項”），對獲得項目的企業(yè)，由中央財政資助資金。

國家重大專項的推出，對于國內(nèi)企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和行業(yè)產(chǎn)品的研發(fā)具有強烈的政策導向作用。在高速壓力機的發(fā)展上，2009年國家重大專項“課題14：高速精密數(shù)控沖床”、2012年國家重大專項“課題28：3000kN寬臺面超精密高速壓力機”，主導著國內(nèi)高速壓力機主要生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品研發(fā)方向。

為適應高速壓力機的發(fā)展需要，在高速壓力機兩個國家重大專項推出后，全國鍛壓機械標準化委員會數(shù)控高速壓力機工作組在2011年11月份召開的年度工作會議上就《開式高速精密壓力機精度》、《閉式高速精密壓力機精度》國家標準和《閉式高速精密壓力機技術條件》行業(yè)標準等3個送審文件進行了討論并達成共識。其中，《開式高速精密壓力機精度》重點對開式高速壓力機的垂直度和連接部位總間隙的允差值和檢驗方法進行了界定；《閉式高速精密壓力機精度》重點從閉式高速壓力機的垂直度、連接部位總間隙和下死點動態(tài)重復精度三方面，對“精密”和“超精密”等級的允差值作出了規(guī)定和說明。這不僅有利于用戶區(qū)分高速壓力機品質(zhì)的差異，促進高速壓力機生產(chǎn)企業(yè)不斷提高核心競爭力，同時也使今后行業(yè)內(nèi)對精密高速壓力機和超精密高速壓力機的區(qū)分更加清楚。

新標準文件的即將出臺，必將進一步促進國內(nèi)高速壓力機產(chǎn)品品質(zhì)的提升。

國內(nèi)高速壓力機需求市場的變化特點

與“超精密、超高速”的高速壓力機國際發(fā)展趨勢有所不同，國內(nèi)主流市場對高速壓力機的需求則呈現(xiàn)出“高質(zhì)量、高可靠性”的特點。根據(jù)微電機、家用電器、汽車工業(yè)3個具有代表性的產(chǎn)業(yè)的相關資料分析，高速壓力機的市場需求主要表現(xiàn)為以下幾個特征：

⑴生產(chǎn)企業(yè)降低了對高速的訴求，但提升了對品質(zhì)的要求。

圖1部分電機鐵心產(chǎn)品

國內(nèi)的高速沖床主要用于微電機沖片的生產(chǎn)，由于微電機上的產(chǎn)品種類多、要求各異，又不斷更新?lián)Q代，致使這些電機產(chǎn)品的品種規(guī)格多達5000種以上（圖1），所以就形成了微電機沖片多品種、小批量的生產(chǎn)模式。國內(nèi)用于生產(chǎn)微電機沖片的閉式雙點高速沖床，和模具、送料機搭配后，沖壓速度通常在150～350次/min，很少超過400次/min，近期由于產(chǎn)品批量小，許多工業(yè)電機、風扇、變壓器等行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)，為壓低生產(chǎn)成本，開始選擇沖壓速度在200次/min以下的更簡易、經(jīng)濟的高速沖床。

生產(chǎn)企業(yè)在對高速沖床速度訴求降低的同時，卻對設備的精度和性能提出了更高的要求，這主要受到了汽車行業(yè)的影響。一般來說，一輛普通汽車要搭載近50個電機，高級汽車的話則要搭載100個以上的電機，因此，不同性能的多樣化電機應運而生，這就促進了電機鐵心疊層加工技術的急速進化，像這樣特殊的加工，必然需要高剛性、高精度、高穩(wěn)定性的沖床。目前，國內(nèi)許多生產(chǎn)企業(yè)都在要求改善沖床的機械性能，其精度要求甚至比日本JIS特級精度標準還要高，而且對高速沖床的動態(tài)精度以及自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)穩(wěn)定性也提出了更高的要求。

⑵國內(nèi)電機行業(yè)的轉型升級，提升了生產(chǎn)企業(yè)對沖床精密性的要求。

2011年10月，國內(nèi)最大的電機制造企業(yè)之一的臥龍集團有限公司完成了對歐洲三大電機制造商之一的奧地利ATB集團97.94％股權的收購兼并，成為了ATB集團的實際控制人。此舉使得臥龍集團一躍成為全球知名的且具有重要影響力的電機制造跨國企業(yè)，同時也表明我國電機行業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和轉型升級的步伐開始加快。國內(nèi)下游產(chǎn)品品質(zhì)提升的要求，必將提高生產(chǎn)企業(yè)對生產(chǎn)母機——高速壓力機質(zhì)量的要求。

⑶下游產(chǎn)品市場競爭的加劇，提升了生產(chǎn)企業(yè)對沖床可靠性的要求。

國產(chǎn)高速沖床存在的最主要的共性問題是可靠性比較差，據(jù)相關資料顯示，國產(chǎn)高速沖床的可靠性指標MTBF值大約在230h左右，與國外產(chǎn)品（MTBF值在500h以上）有很大差距。高速沖床的可靠性對生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和成本都有很大的影響，隨著下游產(chǎn)品市場競爭的加劇和產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升，盡管一般進口高速沖床的價格是國產(chǎn)設備的2～3倍，但生產(chǎn)企業(yè)在國產(chǎn)設備達不到要求的情況下，仍然選擇進口設備。因此，提升國產(chǎn)高速沖床的可靠性是市場的選擇。

多連桿高速壓力機的發(fā)展優(yōu)勢

從國家政策的導向和國內(nèi)高速壓力機的市場需求變化特點來看，多連桿高速壓力機以其獨特的產(chǎn)品結構優(yōu)勢，有望成為下一步的發(fā)展重點，從而實現(xiàn)國內(nèi)已有高速壓力機的升級換代。

⑴多連桿高速壓力機的產(chǎn)品結構優(yōu)勢。

與傳統(tǒng)的曲柄滑塊式高速壓力機相比，多連桿高速壓力機具有沖壓時振動小、下死點動態(tài)重復精度高的優(yōu)勢。瑞士BRUDERER公司生產(chǎn)的BSTA系列多連桿高速壓力機，因其結構設計的先進性，多年來一直以精度和性能最優(yōu)著稱于世。徐鍛集團于2011年也完成了具有完全自主知識產(chǎn)權的JL75G-60閉式雙點多連桿高速壓力機的研制工作，該設備的主要技術參數(shù)見表1，其滑塊位移曲線類似“浴盆曲線”（圖2），滑塊加速度曲線與曲柄滑塊結構相比也較為平緩（圖3）。由此可看出，多連桿高速壓力機的滑塊在下死點附近有較低的速度和加速度，有利于在下死點附近實現(xiàn)精密沖裁。

對于特定形式的多連桿高速壓力機，可以比較輕松地實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)滑塊行程，并可實現(xiàn)下死點補償，這是曲柄滑塊式產(chǎn)品無法比擬的。

多連桿高速壓力機的研發(fā)難度主要體現(xiàn)在多連桿運動曲線的設計上，在生產(chǎn)制造方面的技術難點并不是很多。

表1 JL75G-60閉式雙點多連桿高速壓力機技術參數(shù)

圖2 滑塊位移曲線

圖3 滑塊加速度曲線

⑵多連桿高速壓力機的國情優(yōu)勢。

多連桿高速壓力機的核心技術是運動曲線設計、高速重載滑動軸承和精密導向機構的制造，相比曲柄滑塊式結構雖然結構上比較簡單，但更多地依賴先進的制造技術來提高產(chǎn)品品質(zhì)。多連桿高速壓力機品質(zhì)的提升，更多地可以通過運動曲線的優(yōu)化來實現(xiàn)。

多連桿高速壓力機如分為超精密型、通用型和經(jīng)濟型三種，在市場定位上將會非常適合中國國情。超精密型，主要應用在集成電路引線框架等精密產(chǎn)業(yè)；通用型，主要定位在薄板加工領域，如分立器件引線框架、精密接插件等行業(yè)；經(jīng)濟型，主要定位在電機沖片行業(yè)。

國內(nèi)高速壓力機的發(fā)展趨勢

⑴大型、高速、精密、可靠的主流發(fā)展趨勢。

從2000年后的國內(nèi)高速精密壓力機的需求市場來看，大型閉式雙點壓力機的暢銷噸位經(jīng)歷了從125t到200t，再到300t的變化。沖壓微電機鐵心從以前的單排、雙排發(fā)展到現(xiàn)在的三排同時沖壓，生產(chǎn)效率得到了極大地提高。如果下一步發(fā)展到一次沖四排或者五排，或者加大定、轉子的尺寸，那么沖床的噸位和工作臺面尺寸必將增大。生產(chǎn)企業(yè)近年來隨著產(chǎn)品升級換代的要求，也提高了對高速沖床精度和品質(zhì)的要求，因此，研發(fā)400～600t的寬臺面大型閉式高速精密沖床，將是主流的發(fā)展趨勢。高速沖床的另一個主流發(fā)展趨勢就是提高產(chǎn)品的可靠性，以滿足國內(nèi)市場需求。

⑵現(xiàn)有高速壓力機的結構優(yōu)化和升級換代趨勢。

由于新國家標準的即將出臺，為達到超精密高速壓力機的精度標準要求，國產(chǎn)現(xiàn)有曲柄滑塊式高速壓力機不可避免地要進行結構優(yōu)化和產(chǎn)品的升級換代。國內(nèi)企業(yè)將更多地通過與科研單位和高等院校合作，借助他們的理論與資源優(yōu)勢，開展部件的結構優(yōu)化（降低應力、降低質(zhì)量、提高固有頻率等）、振動控制（振動測試、慣性力控制、減振系統(tǒng)設計等）、下死點精度提升等相關方面的研究。隨著市場競爭的加劇，企業(yè)與科研單位和高等院校間的合作將會更為深入。

⑶高速壓力機的伺服發(fā)展趨勢。

近幾年國內(nèi)伺服電機發(fā)展迅猛，使不少行業(yè)的產(chǎn)品都增加了伺服功能。國內(nèi)的高速壓力機在未來增加伺服功能是必然趨勢。例如，為提高下死點動態(tài)重復精度，增加具有伺服功能的下死點補償裝置；為采用雙驅動結構的高速沖床提供伺服驅動電機等。

結束語

我國高速壓力機的發(fā)展，在國家政策導向和市場需求拉動的聯(lián)合作用下，目前正處于一個轉型期。轉型成功后的國內(nèi)高速壓力機行業(yè)，依據(jù)具有自主知識產(chǎn)權的核心技術和產(chǎn)品的性價比優(yōu)勢，將具備一定的國際市場競爭力，屆時中國高速壓力機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將掀開新的一頁！