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          鍛壓裝備技術的發展目標

          鍛壓裝備技術的發展目標

          作者:admin    來源:未知    發布時間:2020-08-26 18:44    瀏覽量:

          目前,制造業已從工廠化、規?;?、自動化為特征的工業制造化,轉向了多樣化、個性化、定制式,更加注重用戶體驗的協同創新、全球網絡智能制造服務。“制造強國戰略研究”重大咨詢項目提出實施“中國制造2025”的核心是實施制造業的數字化、網絡化、智能化。先進而智能的高端裝備,是先進制造技術、信息技術和智能技術的集成和融合,通常是具有感知、分析、推理、決策和控制功能的裝備的統稱,體現了制造業的智能化、數字化和網絡化的發展要求。

          所規定的材料的塑性成形工藝必須依賴鍛壓設備來完成工業化生產,而鍛壓設備必須要滿足塑性變形工藝對運動、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、能量和相應的工模具的約束下,使金屬產生永久變形以獲得所需形狀和性能的一種加工方法。經塑性成形加工的工件有著優良的材料流動纖維、理想的材料強度特性、最少的材料和能量消耗,以及較高的精確度和表面質量。金屬塑性成形用來改變材料的形狀,尺寸與性能,兼備成形與成性兩個方面,因此越來越成為材料加工首選的工藝方法。隨著新材料、先進塑性成形工藝的迅猛發展,對鍛壓設備提出了越來越高的要求。

          鍛壓設備目前正處于“數控一代”(交流伺服電動機驅動的時代)迅猛發展的時期,并將朝著“智能一代”的方向發展。依據制造業的發展趨勢,迫切需要鍛壓設備朝著高效、節能、高可靠、高精度、智能化的方向發展,為新材料、航空航天、機器人、低碳、新能源等高新技術領域裝備,汽車、鐵路及電力裝備的設計制造提供技術支撐。

          針對國外先進鍛壓設備的現狀,并充分考慮到我國鍛壓設備的實際情況,我國鍛壓設備未來5~10年的發展目標主要體現在以下幾個方面。

          1 重型鍛壓裝備的自動控制與工藝、模具一體化的數據庫

          美國1955年投產的兩臺4.5萬t模鍛液壓機,蘇聯1961—1964年投產的兩臺7.5萬t模鍛液壓機,法國1976年投產的一臺6.5萬t模鍛液壓機,經過幾十年的工業化生產,其能力得到了充分的發揮,例如空客A380大型客機的鍛件已在俄羅斯的7.5萬t模鍛液壓機上實現了穩定高質量的生產。1962年我國自行設計制造了3萬t模鍛液壓機之后又設計制造了1萬t多向模鍛液壓機,此后重型鍛壓設備的研發停滯不前。直到2012年,4萬t、8萬t模鍛液壓機先后在西安、德陽市投產;2011年3.6萬t的黑色金屬垂直擠壓機在包頭市投產;太原重型機械集團有限公司(簡稱太重)生產的1.5萬t臥式擠壓機2013年投產,2.25萬t臥式擠壓機2016年在遼寧忠旺公司投產,8000t快鍛液壓機2007年投產,1.25萬t的快鍛液壓機2012年投產;中國重型機械研究院研制的7m軋環機2011年已在青島成功應用;青島鍛壓機械有限公司(簡稱青鍛)研制的8000t電動螺旋壓力機2012年投產;2007—2010年,一重、二重、上重、洛陽中重分別新增150MN、160MN、165MN、185MN自由鍛液壓機,而其中185MN自由鍛液壓機,配備750t·m的鍛造操作機,使我國的大鍛件能力從190t提高到400t,最大鋼錠生產能力從360t提高到600t。有效地緩解了我國航空、航天、國防、船舶、電力及機械制造等行業急需大型鍛壓產品制造能力不足的局面。目前世界上知名的重型鍛壓設備還未真正批量化應用于工業中,與該類設備最大能力發揮的相關模具、工藝與控制一體化的數據化研發還遠遠不夠,已造成這些重型設備優質資源的浪費。例如西安三角公司的4萬t模鍛壓力機的滿負荷工作壓制的最大速度可達20mm/s,而目前我國在大型高質量的航空與航海發動機用模鍛件的實際工業化生產的工作速度僅為5mm/s,同時滑塊的每分鐘行程次數也未能滿負荷得到發揮。

          自2007年以來,中國在重型鍛壓設備的研發與投產情況已在世界名列前茅,但仔細考究這些投資巨大的設備,其中的油壓控制系統硬件與電氣控制硬軟件不少都是花巨資委托國外廠商(如美國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,幾乎全部采用國外進口。造成這些關系到國家安全與國計民生的關鍵設備的心臟部件及其神經控制系統完全依賴國外,因此,急需要開發出具有自主知識產權的高壓、大流量、高精度的液壓元件與電氣控制硬件,并研發出相應的系列化、標準化、智能化、網絡化控制軟件,既可使這些重型設備的能力得到充分發揮,又可為后續的重型鍛壓設備的研發奠定堅實的基礎。

          2 大中型伺服壓力機及其控制系統

          目前我國的機械裝備正處于“數控一代”蓬勃發展的時期,鍛壓裝備朝著分散多動力、近零傳動(近直驅)的全數控方向發展。而這一先進理念在鍛壓裝備中就表現為伺服壓力機。鑒于目前小規格伺服壓力機的技術水平已趨于成熟,今后主要應在大中型伺服壓力機的傳動方式、工作機構及其大規格伺服電動機方面進行研究。尤其在公稱壓力為630t、800t、1000t、1250t、1600t、2000t、2500t、3000t、3500t、4000t、4500t機械式伺服壓力機,公稱壓力為3500t、4000t、4500t、5000t、6300t、8000t液壓式伺服壓力機,橫向旋壓力為10t、20t、30t、40t、60t全數控強力旋壓機及其各自的數控系統等方面。

          3 高效、高性能精確成形數控壓力機

          為了進一步降低生產成本,提高勞動生產率,應加大型高速壓力機、覆蓋件拉深設備、徑向鍛機、高速落料機的研發力度。尤其要研發出公稱壓力為100t、125t、160t、200t和滑塊行程次數為1000~1250的閉式高速機械壓力機,公稱壓力為1000t、1250t、1600t、2000t、2400t和滑塊行程次數為16~20次/min的覆蓋件拉深機械壓力機,公稱壓力為630t、800t、1000t和40~60次/min的閉式單動板材落料機械壓力機,可鍛棒料直徑為100mm、130mm、160mm、250mm和錘頭打擊次數為500~1200次/min的機械式徑向鍛造操作機,公稱壓力為20t、30t和沖頭次數為1000~1500次/min的回轉頭機械壓力機。

          4 適用于新材料、新工藝的特種壓力機

          隨著像高強度鋼板、輕質的鋁鎂合金板材、輕質多孔材料、光伏玻璃基板覆銅板材、纖維增強復合材料等新型材料,以及諸如板材的鎖鉚焊、管材的壓力復合、對輪旋壓、雙輥夾持旋壓、板材的熱成形、多點模成形、內高壓成形、半固態成形、電磁成形、爆炸成形、增量式軸向推進滾軋成形等新塑性成形工藝的大量涌現,要滿足其工業化生產的要求,急需研發相應的特種設備以適應新的材料、滿足新的工藝條件。

          5 行業與國家重大需求的核心關鍵塑性加工裝備

          我國近年來的高鐵運輸裝備、核電設備、汽車、船舶、航空航天、發電裝備、兵器、家電、通信等領域,需要的核心關鍵設備無法從國外進口,大大制約了這些領域的發展。鍛壓裝備尤其要強化與海洋與航空領域密切相關的研發,例如核潛艇殼體的環軋與脹形塑性成形設備??紤]到沖壓是汽車制造4大工藝之首,應加大適用于汽車節能減排的先進制造裝備的研發,以達到節能、降耗、提高生產率、降低成本、改善質量的共同目標,為我國汽車工業可持續發展奠定良好的基礎。

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