国内多连杆机械压力机发展历程与多连杆压力机软件2

国内多连杆机械压力机发展历程与多连杆压力机软件付先生2016-5-21国内企事业单位及科研机构关于多连杆压力机的研究开始于20世纪70年代末80年代初。1980年，济南二机开始引进美国VERSON公司压力机技术，是国内最早引进国外技术的企业，同时也是锻压界的领头羊，通过10年的技术引进合作，从1991~2000年10年间向国内及世界各地提供了1000余台重型压力机，在重型冲压装备领域，济南二机市场占有率达到70%~80%，其压力机的发展代表了国内市场的技术水平。齐二机床从1989年引进日本小松公司压力机技术，已经成功开发了各种单点、双点、四点及单、双动闭式压力机，在重型冲压装备领域市场占有率国内第二，已向全国各大汽车制造厂提供各种规格机械压力机达300多台。中国一重于1987年引进了日本小松制作所的600吨四点单动，1300吨四点双动机械压力机的全套图纸，开发了小松压力机各种单、双动，单点、双点、四点等系列产品。数控多连杆机械压力机是锻压装备领域的一种高性能机械压力机。研制这种高端装备离不开多连杆压力机软件。产品的交货期极大地影响着订货合同的签订的成败，新产品的设计周期在产品的交货期中占有相当一部分份额，提高设计质量和减少设计周期是各企业追求的目标，不仅能提高设计质量、降低设计费用，而且提高了企业盈利能力。目前，国内关于压力机多连杆机构的研究还不够成熟，研制一种新型号多连杆压力机需要数月的时间，先进的计算方法能极大地降低设计时间，PressMachineX软件能让压力机多连杆机构的设计所需的时间降低到最低限度。1.济南二机压力机发展历程1964年，济南二机研制成功JA84-2000A型2000吨精压机。1966年，济南二机J36-630型630吨闭式双点压力机试制成功。该压力机的结构比较紧凑,机器性能良好,主要技术参数、几何精度等基本满足设计要求,用户表示满意。特别是离合/制动器性能良好。单次行程以6次/分开动四小时后,摩擦片温度最高仅为75°C,远低于允许温度150°C【1】。1971年，济南二机J2-010D型315吨闭式双点压力机试制成功。1977年济南二机和山东工学院共同设计J2-17D型卧式专用压力机，该机由济南二机制造。与一般曲柄压力机相比，采用六连杆机构，在同样的行程和滑块行程次数的情况下,使滑块在工作行程时保持较低的均匀速度。通过改变滑块连杆与四杆机构连接点的位置和各杆件的相对尺寸,就能获得最适于工艺要求的滑块运动性能曲线。对于板料不变薄拉伸和金属变薄拉伸工艺,均要求在工艺过程中有较低的均匀速度,借以提高零件的工艺性。由于工作行程滑块速度均匀且较低,减少了凸模接触板料时的冲击,可提高模具寿命。根据对J2-17D拉伸压力机的实测,动负荷(实测)较静负荷(在材料试验机上测得)增加15万、20万(在滑块工作行程速度为30毫米/秒的条件下),比较其它机构该动负荷小。J2-17D拉伸压力机在试冲时,滑块在工作中工作平稳,冲击与噪音较小【2】。1980年，济南二机全面引进美国VERSON公司压力机技术，采用技术培训和联合设计的方式以35万美元(约合2015年人民币3000~6000万元)的价格引进了VERSON公司60多年发展所取得的全套技术资料和10年合作期限内的技术发展新成果。通过这次成功合作，济南二机在国内率先掌握并应用了国际上先进的多连杆传动技术、全功能PLC控制等多项关键技术，从而使其产品在结构、精度、性能、寿命等方面迅速达到国际先进水平。济南二机先后派出150人次到国外进行了技术培训和联合设计。每次出国培训前，总是结合本厂的设计、制造现状、提出要解决的问题，做到有备而往。同时要求对方提出培训内容、编写培训教材。培训期间，要求对方对每类产品的专题布局、机构性能特点、计算方法作全面介绍，对设计思想、设计程序、标准化要求、产品档案管理也予以详细介绍。中国一汽换型调整期间(1979~1988年)，急需2台机械压力机，这两台吨位大、技术复杂、质量要求高、济南二机派出了9名机械和电器设计工程师赴美，与美国专家共同设计。虽然整机由美方负责，但赴美工程师学到了对方的设计程序和设计方法。这两台中美联合设计、济南二机独立制造的大型压力机，填补了国内产品空白。中国一汽感到非常满意，随后又陆续订购了85台大型设备，其中包括装备奥迪轿车冲压线的高水平压力机。进入九十年代，济南二机与法国BMO公司合作研发生产数控龙门加工中心，与美国ISI机器人公司合作生产压力机自动化系统。除了与VERSON公司合作时交了35万美元的学费外，与其他国外公司合作都是不交学费的。与济南二机合作的公司都是世界一流的大公司，有很强的技术和制造能力，但同时也有制造成本高、急于开拓国外市场却又苦于售后服务力所不及等自身弱项(VERSON公司已于2003年左右倒闭)，济南二机恰好弥补了这些公司的不足，拥有国内市场占有率最高、有健全的服务网络、低得多的制造成本。因此济南二机怎能以联合设计、利益共享的方式使自身尽量少花钱，又能把技术学到手【3】。1982年，济南二机J39-1000闭式四点单动机械压力机研制成功【4】。1981-1985年间，济二机先后向第一汽车制造厂提供36台机械压力机。1983年首批研制了4台S2-150和2台S2-400，其中S2-150全部返销美国。1985年先后研制8种“合同”产品均达到了维尔森（Verson）公司的质量标准。1986年，济南二机通过引进吸收VERSON公司技术,自主研发DE4-800-500-3750-2200MB型闭式四点双动机械压力机获得成功【5】【6】。1988年，济南二机研制成功J47-600/1000闭式四点双动10000kN拉伸机械压力机。1990年，济南二机为上海大众汽车公司提供的两条冲压生产线投入生产，使桑塔纳轿车冲压件全部实现国产化。维尔森产品技术属于世界先进水平，但也有不足之处。如曲柄连杆处不具有导柱套结构、滑块连接器为锥齿轮结构、双动压力机内滑块不是独立导向架。济二机通过用户调查，进行改进对S1-1250、S1-1600、TS2-250等引进产品采用了导柱导套，用蜗轮连接器取代了伞齿轮连接器，受到用户好评。之后在J47-1000吨四点双动压力机上采用了多连杆传动系统、内外滑块独立导向、带远程系统的全功能PC控制等新结构、新技术。到上世纪80年代中期160-800吨单、双四点机械压力机通用化程度达到85%以上。到上实际90年代初的二次开发产品已经达到20种、105台。1991年至1995年企业产值从1.8亿元上升到4亿元，5年翻了一番多。八十年代,济南二机在引进了美国维尔森技术后,为尽快掌握和应用其先进技术,强化产品开发系统,提高自我创新能力,二机床厂投资200万美元,引进国外先进的计算机设备,很快完成自己的计算机辅助设计CAD系统的开发,为提高产品的设计水平和质量发挥了重要作用。1993年,他们又投资80多万美元,使计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺(CAPP)以及计算机辅助制造(CAM)等集成系统更加完善【7】。1991年，济南二机为一汽“奥迪”冲压线研制成功的J47-1250/2000型闭式四点双动拉伸压力机,内外滑块的公称力分别为1250kN和7500kN,行程次数14min-1,最大拉伸深度300mm。机器采用了各种先进结构:内外滑块的多连杆传动、连杆的导套导柱结构、小惯量气动块式摩擦离合器一制动器、内外滑块独立导向、内滑块的气控液压保护装……。外滑块采用由四个增压器组成的压力补偿系统,不仅可以分别调节四点压边力,还可保证工作过程中压边力恒定,同时任一点的超程都将导致滑块立即停止。T形移动工作台(采用两组气动马达驱动)与内外滑块上的模具快速夹紧器配合使用大大缩短换模时间。2000kN气垫带有滞后锁紧机构。压机还采用气动飞轮制动器、微速调节装置、滑块扭矩保险联接器、安全栓、双阀控制、光电保护、安全栅栏、双手按钮、稀油润滑系统以及油压和供油次数的检测系统和连杆轴承温度检测系统等。控制系统则是在美国A-B公司可编程控制器的基础上自行开发的带远程系统的PLC系统,并有电子凸轮开关、操作OK监视器、内外滑块吨位仪、轴温检测系统、润滑参数监控、加工件计数、故障诊断、LED与CRT显示等功能,有某些“智能”判断能力【8】。在大重型机械压力机的技术开发方面,90年代以来取得显著的成绩,大体上已掌握国外80年代的机械压力机制造技术。1995年，济南二机为重庆长安汽车有限公司提供的汽车冲压线中首次配备自动化机械手上下料系统，结束了中国不能制造和没有全自动汽车冲压线的历史。济南二机“六五”(1981~1985年)期间就开始有计划地技术改造，“八五”(1991~1995年)技改投资近3亿元。济南二机采取措施强化设计开发手段，是机床行业少数行业几家拥有超小型计算机的企业之一，是最早应用计算机辅助设计的企业之一。到“八五”期间系统开发了多连杆机构CAD优化设计，该软件也广泛应用于单、双动压力机，适用于四杆、八杆和六杆结构形式。在为长安机器厂提供的冲压生产线中应用CAD设计，解决了传统手工计算难以完成的八杆机构设计，缩短方案设计周期3个月。到上世纪90年代中期建立了次超小型机为主的终端网络系统，建立了工程数据库，对生产过程实现了计算机辅助管理。如今济二机应用计算机网络技术，实施准时化制造，及时为用户提供“交钥匙”全程服务。自1997年起，与日本小松公司合作，济南二机为美国通用汽车公司泰国总装中心提供了一条高水平压力机生产线，开创国产重型锻压装备成线出口的先河。济南二机与国外合作伙伴合作为美国通用汽车公司先后提供7条大型压力机生产线。2001年又在国内率先将拥有自主知识产权的2000顿多连杆压力机LS4-2000打入美国市场。“9·11”事件爆发后不久，美国MTD公司与济南二机又签订了一台技术更为复杂的LS4-2000A多连杆多工位压力机的订货合同【9】。1997年济南二机获得奇瑞公司一期工程1.7亿元的冲压设备订货合同。1998年，济南二机又通过合作联合为上海通用汽车公司提供了一条2000吨冲压生产线，被专家和用户誉为当时国际机床行业的经典合作项目。之后双方又多次联手，先后为用户提供了数条高水平的大型冲压生产线和多台大型多工位压力机。2004年，济南二机向广州本田提供了1000吨压力机。2005年1月24日，济南二机向世界一级冲压商美国德纳（DANA）公司出口5000吨大型多工位压力机的供货合同，经过集团公司上下的共同努力，在短短半年左右的时间里，完成了这台具有国际先进水平、拥有完全自主知识产权的产品的设计、制造工作，经DANA公司专家验收和满负荷试运行，8月中旬正式拆车发往美国。该大型多工位压力机由两台LS4B-2500型2500美吨闭式四点多连杆压力机双机联动组成。2006年1月10日，济南二机为广州本田汽车有限公司提供1600吨冲压线，该冲压线由1台LS4－1600G多连杆压力机和3台JF39－1000B压力机组成。经过用户认真检测，顺利通过验收。此次验收的LS4－1600G压力机是济南二机于2005年签约为广本提供的压力机冲压生产线的打头产品，也是日本本田汽车公司在全球所属企业中采用的第一台非日本制造打头的多连杆压力机。组成本条冲压线的其余三台JF39－1000B已于2005年11月份通过广本预验收，现已打箱入库。验收会上，压力机的制造单位——济南二机床相关人员介绍了产品生产制造和内部验收情况。广本公司用自行携带的仪器，对LS4-1600G的行程曲线等性能指标进行检验。广本公司验收组专家宣读了广本公司出具的“1600吨压力机出厂验收情况报告”，认为压力机行程曲线等关键指标与合同要求完全相符，各项精度及动作负荷实验符合广本要求。2006年3月，济南二机出口美国ODM公司的LS4B－1500多连杆压力机验收成功。仅用8个月时间便完成了这台具备国际水平的压力机的研制和生产任务。2006年8月11日，济南二机为泰国萨密特（Summit）公司提供的3200吨大型冲压生产线在济南通过专家鉴定和用户验收。这是由济