金智能工廠(chǎng)之沖割復(fù)合單元

經(jīng)過(guò)多年快速發(fā)展，我國(guó)的鈑金加工行業(yè)取得了令人矚目的成就，目前正由世界鈑金加工制造大國(guó)發(fā)展為精密鈑金加工強(qiáng)國(guó)。從應(yīng)用角度講，鈑金加工是非常重要的金屬加工技術(shù)，在新的歷史發(fā)展階段，迫切需要高速、高精度、綠色裝備來(lái)取代技術(shù)落后、能效較低的老舊裝備，《中國(guó)制造2025》也已將“高檔數(shù)控機(jī)床裝備”列入十大重點(diǎn)突破發(fā)展領(lǐng)域之一。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)不斷提高的個(gè)性化需求，亞威股份提出了沖壓、切割復(fù)合加工的工藝方法，研制了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的伺服數(shù)控沖壓激光切割復(fù)合單元（以下簡(jiǎn)稱(chēng)沖割復(fù)合單元，圖1），實(shí)現(xiàn)了沖壓成形和異形板料切割的高效復(fù)合加工，提高了淺拉深成形和復(fù)雜形狀的切割效率。以多樣化的加工工藝組合形式，多品種、小批量的生產(chǎn)模式，滿(mǎn)足了用戶(hù)更加柔性化、智能化的加工需求。圖1伺服數(shù)控沖壓激光切割復(fù)合單元關(guān)鍵技術(shù)研究沖割復(fù)合單元在智能控制技術(shù)、工藝復(fù)合技術(shù)等方面擁有了核心競(jìng)爭(zhēng)力，提高了國(guó)內(nèi)金屬板材加工的整體工藝水平，實(shí)現(xiàn)了金屬板材加工行業(yè)由單機(jī)生產(chǎn)向自動(dòng)化集成制造的跨越。其中包涵的關(guān)鍵技術(shù)有：⑴通過(guò)對(duì)精密鈑金加工多場(chǎng)景、多融合工藝梳理，形成基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的多場(chǎng)景激光加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，建立沖壓成形標(biāo)準(zhǔn)工藝模型庫(kù)，開(kāi)發(fā)沖壓、成形、打標(biāo)、切割等復(fù)合加工工藝。⑵研究多通道、多插補(bǔ)軸實(shí)時(shí)切換及多坐標(biāo)系變換等控制技術(shù)，研發(fā)可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的分布式集成控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成套裝備應(yīng)用工藝優(yōu)化和集成控制。⑶研究鈑金件制作三維特征提取技術(shù)、工序優(yōu)化技術(shù)，研究切割路徑最優(yōu)規(guī)劃及動(dòng)態(tài)模具干涉避讓等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鈑金加工工藝自動(dòng)編程。⑷通過(guò)核心裝備研制以及鈑金制造生產(chǎn)線(xiàn)組成單元的模塊化分解，形成鈑金制造生產(chǎn)系統(tǒng)個(gè)性化、快速定制解決方案。⑸研究開(kāi)放式架構(gòu)控制系統(tǒng)、異構(gòu)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換與實(shí)時(shí)可靠傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對(duì)鈑金生產(chǎn)快速重構(gòu)的支撐與生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的智能管控，研究裝備故障機(jī)理模型，開(kāi)發(fā)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)裝備故障智能服務(wù)。主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)⑴沖壓切割復(fù)合加工的工藝技術(shù)。提出了沖壓、切割復(fù)合加工的工藝方法（圖2），研發(fā)了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)激光切割工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，研制了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的數(shù)控沖壓激光切割復(fù)合單元。實(shí)現(xiàn)了沖壓成形和異形板料切割的高效復(fù)合加工，提高了淺拉深成形和復(fù)雜形狀切割的效率。采用多軸聯(lián)動(dòng)加工，板材利用率達(dá)90%以上。國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)的多軸剛性聯(lián)動(dòng)技術(shù)，達(dá)到?jīng)_割聯(lián)動(dòng)精度±0.15mm、沖頭沖壓頻次2000cpm的國(guó)際先進(jìn)水平。圖2沖壓、切割復(fù)合加工的工藝方法⑵系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)的控制技術(shù)。研制底層控制模型、開(kāi)發(fā)核心多軸插補(bǔ)算法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜切割路徑自動(dòng)分解、效率優(yōu)化；研發(fā)了伺服沖頭分段控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)伺服柔性沖壓；提出了插補(bǔ)軸實(shí)時(shí)切換及多坐標(biāo)系變換技術(shù)，研制了專(zhuān)有工藝模型和分布式集成控制的核心系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床沖孔、成形、滾壓、激光切割等多重工藝于一體復(fù)合加工工藝，典型工件相對(duì)傳統(tǒng)加工方式效率提高2倍以上。⑶裝備高性能化的集成技術(shù)。沖割復(fù)合單元中大量使用精密加工件、精密鈑金件和伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控系統(tǒng)等配套件，在功能覆蓋、規(guī)格參數(shù)（表1）、性能參數(shù)（表2）上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)同行的水平，具有較好的性?xún)r(jià)比。研發(fā)產(chǎn)品已通過(guò)國(guó)家鑄造鍛壓機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心性能檢測(cè)、行業(yè)專(zhuān)家科技成果鑒定，在典型工件成品效率上，對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)同行，在精度、效率等性能指標(biāo)上與國(guó)外產(chǎn)品基本在同一水平。表1主要規(guī)格參數(shù)表2主要性能參數(shù)市場(chǎng)應(yīng)用效益沖割復(fù)合單元規(guī)?；a(chǎn)后，向家電、IT、電氣、機(jī)械、軍工等重要用戶(hù)提供了一批高質(zhì)量的精密鈑金加工復(fù)合單元和智能生產(chǎn)線(xiàn)，取代原有進(jìn)口裝備，保障了自主安全可控；產(chǎn)品采用的全電伺服技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能，為我國(guó)“碳中和、碳達(dá)峰”作出貢獻(xiàn)；促進(jìn)傳動(dòng)控制、數(shù)控系統(tǒng)等技術(shù)國(guó)產(chǎn)化水平的提高，帶動(dòng)了周邊形成新的機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)群。國(guó)內(nèi)首臺(tái)HPML-30510數(shù)控沖壓切割復(fù)合單元，率先在上海某知名公司成功投產(chǎn)。截止2022年，產(chǎn)品在江蘇、吉林、安徽、浙江、山東等多個(gè)省市的智能制造企業(yè)得到了推廣應(yīng)用，形成了很好的行業(yè)示范效應(yīng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，迅速占據(jù)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)最大的份額。國(guó)外中高端市場(chǎng)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品的個(gè)性化需求強(qiáng)，給亞威股份推進(jìn)智能復(fù)合單元國(guó)際化提供了市場(chǎng)空間。亞威智能復(fù)合單元和生產(chǎn)線(xiàn)以此向國(guó)際化切入，在業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了較大影響，得到市場(chǎng)的認(rèn)可，替代進(jìn)口影響力顯著，目前沖割復(fù)合單元已相繼在越南、墨西哥、加拿大等國(guó)家得到推廣應(yīng)用。結(jié)束語(yǔ)本文包含了沖割復(fù)合單元的鈑金智能工廠(chǎng)解決方案，可以靈活適配“成形拉伸、異形切割”的加工需求，滿(mǎn)足“預(yù)見(jiàn)式、網(wǎng)絡(luò)式”的智能服務(wù)，將鈑金制造業(yè)從多臺(tái)常規(guī)單機(jī)設(shè)備升級(jí)到智能產(chǎn)線(xiàn)的同時(shí)，減少產(chǎn)線(xiàn)占地面積和調(diào)度對(duì)