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文／張金 · 中國鍛壓協會

本文收集整理了2018年以來的鍛件鍛造行業資料和行業需求，一些內容或項目可能已經過時，也許有一些已經得到解決，列于此處，便于行業企業參考和了解技術發展脈絡。

鍛件鍛造行業

⑴自動化生產線的穩定性與諸多因素有關。首先，模具壽命沒有達到3000件以上，就要優先提高模具壽命，減少換模時間。其次，鍛件訂單批量足夠，如果不能穩定兩班生產，就不要輕易考慮上全自動生產線，而是用機器人或機械手實現半自動化，解決搬運問題，減輕勞動強度。最后，自動化生產線具有信息自動處理和自動控制功能，執行機構按照設計的要求就能完成預定的動作。某些生產線節拍特殊，自動化生產線比人工操作會有20%～30%的損失，但是自動化生產線可以24小時運轉。

⑵想要自動化生產線高效率運行，防止工件傳輸失敗是重要環節。坯料和工件準確定位、夾持，避免跳料問題的出現，在模具設計過程中一定要認真研究。

⑶鍛造坯料的溫度控制是影響鍛件質量非常關鍵的因素。自動加熱技術包括了自動上下料系統和感應加熱裝置：用光電編碼器檢測上料速度，控制生產節拍；紅外輻射溫度計和光電開關共同完成坯料溫度的測量和控制溫度分選機構動作的執行，保證溫度合格的坯料進入鍛造工序。

⑷保持自動化生產線的干凈和整潔是非常突出的問題，定時定點地對潤滑冷卻系統以及設備系統每一個點位的電壓和電流測試是比較有效的辦法。

⑸節約材料是鍛造永恒的課題，從材料利用率來確定工藝優化目標，實現每一個生產要素的優化。一個優秀的鍛造工程師不僅僅是注重新品開發，更要不斷優化工藝，持續開展降低材料消耗和提升生產率的工作。

⑹鍛件鍛造工藝模擬軟件應用成為了行業的一個軟肋，如何在生產實踐中用好模擬軟件已經成為一個難點。大部分的研究人員，僅在試驗研究階段的模擬比較多見；加快模擬技術在研究成果產業化推廣中的應用，必須予以重視。

⑺降低每個鍛件的成本，才能獲得市場競爭力。測算每一類產品的制造費用并核算到每個工序，實施有的放矢的考核措施，才能獲得成效。例如每個鍛件減少0.1～1元的成本，即實施1元錢工程。在制品和庫存數量的控制是關鍵環節，如果材料占用資金特別大(3億元銷售額占用超過5000萬元或更高)，每年就會減少6%的利潤。

⑻材料費用占鍛件價格的比例較高，因此材料價格與銷售價格漲跌必須匹配，在價格上按照國際慣例執行。不要在材料上留下雙方合作的隱患，該漲價漲價、該降價降價，不要總是漲價，而沒有降價，要形成與市場價格聯動的機制。

⑼“雙碳”目標關乎到每個企業未來的發展，鍛造行業的碳排放究竟如何，每一個企業必須予以精確的統計和計算，找到薄弱環節，及時投入相關的技術和裝備建立有效的能源管理措施，加強污染物治理。根據鍛造企業的生產情況，對照《綠色工廠評價通則》國家標準，盡可能地滿足國家或者地方相關法律法規及標準的要求，從建筑材料、建筑結構、采光照明、綠化及場地、再生資源及能源利用等方面進行節材、節能、節水、節地、無害化及可再生能源利用。

⑽根據不同產品鍛造工藝，從模具結構、模具表面處理，模具壽命，模具翻新修復方式與鍛造設備噸位、打擊能量之間的關系等進行研究，積累經驗，建立數據庫，形成專家系統，是企業數字化、智能化發展的重要基礎。模鍛工藝、模具設計是知識和經驗長期積累固化的復雜過程。預鍛模、終鍛模的邏輯關系是反復試驗、反復修正的結果。在數字化和智能化的環境下，可以提高設計的效率和質量。

⑾鍛件產品的數字化設計成為現代化的鍛造設計手段。CAD(計算機輔助設計)技術在企業中越來越廣泛地投入應用，但是由于存在各種各樣的制約因素，CAD技術的優勢并沒有發揮出應有的作用。其中之一就是，CAD標準體系可以建立圖文并茂、參數化的標準件庫，替代各種形式的標準化手冊，促進企業掌握和運用標準，減少重復設計勞動。

⑿由于高強鋼、有色金屬鍛造的鍛件具有綜合力學性能、耐蝕性好等優勢，在國民經濟建設和國防軍工等領域有了更加廣泛地應用，特別是能夠滿足裝備制造業輕量化的要求，其應用前景更加令人關注。冷溫成形由于沒有加熱過程或者加熱溫度低的優點，必定是未來低碳成形的發展趨勢，也是重點發展的領域。

⒀材料精準本構模型開發研究，建立材料溫度-應力-應變數據庫和材料潤滑劑摩擦系數數據庫，提高CAE 仿真的準確度，推動基礎工藝進步。根據不同材料牌號，鍛件尺寸結構和材料成分偏析性能等，建立鍛件材料數據庫。以鍛件材料及尺寸等級進行分類，完善材料基礎數據、工藝參數和設備信息，為全行業工藝技術人員提供開發新產品，突破材料成形極限，優化工藝路線，大幅度提升工藝水平的基礎，為配套領域實現輕量化、節能環保創造必要條件。

⒁尖端材料基礎特性及變形機理研究，加強大鍛件基礎共性技術研究，如新材料成分、熱變形行為、缺陷和組織性能控制、大型鋼錠材料成分、宏觀偏析、純凈度及冶金缺陷等精確控制技術、大鍛件內部夾雜性缺陷、裂紋性缺陷以及粗晶和混晶等材料組織缺陷形成機制及控制技術研究等等。并在材料、冶鑄、鍛造和熱處理等單項技術基礎上，加強大鍛件制造全流程的技術集成研究，尤其是材料成分與組織性能關系、冶鑄與鍛造及鍛造與熱處理界面的技術研究。在上述科學研究基礎上，開發各種大鍛件短流程制造技術、大型結構復雜鍛件的仿形鍛造技術等等。

⒂無焰燒嘴開發技術。燃氣加熱是軋鋼、鍛造、熱處理等熱加工的第一道工序，而實現無害排放和節能成為了“加熱”的重要課題。我國加熱爐及熱處理爐的燒嘴與國外存在巨大的差距，為此需要開發無焰燒嘴，主要內容如表1 所示。

表1 國內與國外在加熱爐及熱處理爐燒嘴上的技術差距

編輯

⒃大型鍛件坯料制備技術(構筑成形技術)：連鑄坯質量穩定；表面加工質量與清潔；焊合質量；加熱與鍛合。

⒄多向模鍛研究目標。掌握多向模鍛的技術與裝備的特點；了解不同材料典型模鍛件多向模鍛工藝的制定步驟與形性控制共性技術；掌握復雜鍛件多向模鍛模具的設計方法，滿足模具制造的技術要求；實現部分空心零件和大型閥體等典型多向模鍛件常規工業生產。

⒅大鍛件模鍛化趨勢。大鍛件模鍛技術能夠引起重視，是因為當下能很容易地制造大噸位的鍛造設備，同時也能比較容易地制造大型模具(胎模)。制造大型設備和大型模具(胎模)的限制條件越來越少，但首先必須解決好成本與零件質量控制的平衡問題。

鍛造、沖壓和鈑金制作設備及工模具

⑴數字化樣機技術，主要包括：

1)虛擬仿真技術的應用研究；

2)機電耦合技術研究與應用；

3)虛擬調試技術研究與應用；

4)虛擬動態技術研究與應用；

5)高可靠性裝備開發。

⑵基于開放式數控系統平臺的產品控制技術，主要包括：

1)控制系統后置研究與應用開發；

2)產品工藝子程序開發；

3)產品工藝數據庫及控制(算法)模型開發；

4)人機界面HMI開發；

5)裝備數控系統開發。

⑶基于2D/3D圖形的智能折彎程序CAM技術，主要包括：

1)折邊CAM開發的工藝需求模型研究；

2)多工藝模式下的無干涉求解規則研究；

3) CAM開發與迭代；

4)多邊折邊機CAM。

⑷高動態伺服直驅技術，主要包括：

1)變速工況的運動特征點研究；

2)低速大扭矩直驅電機的協同研發；

3)大推力直線電機的協同研發及驅動應用研究；

4)高調速比弱磁調速技術的研究與應用；

5)轉塔沖床伺服沖頭電機；

6)激光切割驅動電機。

⑸高動態橫梁技術，主要包括：

1)多體動力學仿真與優化；

2)鋁合金及碳纖維、石墨等材料的復合設計與應用；

3)機電一體化仿真設計與優化；

4)抑振技術的應用研究；

5)激光切割機高速橫梁；

6)轉塔沖床橫梁。

⑹基于動態流的多通道圖形路徑分解CAM技術，主要包括：

1)基于工件連續送進的多切割頭的加工路徑分解；

2)效率最大化求解研究與優化；

3)協同加工循環軌跡優化求解；

4)多頭激光落料線CAM。

⑺基于2D/3D圖形的折彎機、機器人加工程序自動生成的編程軟件，主要包括：

1)基于2D/3D圖形的機器人折彎加工程序生成的接口軟件研究；

2)基于圖形導入的折彎機、機器人協同加工程序生成的接口軟件研究；

3)折彎機器人加工系統。

⑻成形裝備可靠性技術，主要包括：

1)故障模型及設計、質量管控技術研究；

2)設計DFEMA、制造PFEMA等方法開展與研究；

3)多種仿真軟件的應用；

4)可靠性技術。

⑼成形裝備健康保障技術，主要包括：

1)故障及信息采集研究；

2)大數據信息物理模型研究；

3)監控模型的邊緣計算；

4)數據鏡像技術研發；

5)健康保障技術。

鍛造、沖壓和鈑金制作通用研究

⑴材料精準本構模型開發研究，建立材料溫度-應力-應變數據庫和材料潤滑劑摩擦系數數據庫，提高CAE仿真的準確度，推動基礎工藝進步。

根據不同材料牌號，鍛件尺寸結構和材料成分偏析性能等，建立鍛件材料數據庫。以鍛件材料及尺寸等級進行分類，完善材料基礎數據、工藝參數和設備信息，為全行業工藝技術人員提供開發新產品，突破材料成形極限，優化工藝路線，大幅度提升工藝水平的基礎，為配套領域實現輕量化、節能環保創造必要條件。金屬塑性成形工藝模擬技術；金屬材料在不同溫度下的應力應變數值。

⑵高動態伺服直驅技術與伺服功能部件。

應用于電子電器、汽車、造船、飛機制造，以及其他所有需要板材成形的機械制造業是鍛壓裝備重要發展方向。

未來鍛壓設備伺服化是一個重要的趨勢，也是實現自動化、數字化和信息化的重要支撐技術。

⑶鍛壓自動化生產線實時數據采集系統。

如何采集和分析鍛壓自動線的各種重要參數，以及通過參數變化來判斷生產線的穩定情況和零部件的尺寸與形位偏差情況，這個系統首要的是建立一整套的邏輯關系，同時需要完美的“傳感器”等硬件。

⑷基于多列庫的柔性板材加工生產系統研究，主要包括：

1)生產數據系統研究；

2)基于多設備、集中物流的協同控制系統研究；

3)并行柔性生產管控系統研究；

4)數字孿生技術研究；

5)板材柔性加工系統。

⑸高強鋼模具加熱、冷卻和沖壓件熱處理機理，主要包括：

1)模具加熱溫度及其檢測與控制；

2)模具表面處理技術，涂滲材料、厚度與工藝；

3)高強鋼加熱溫度、冷卻速度等的熱處理參數。

⑹管內壁堆焊與加工技術，主要包括：

1)堆焊方式與加工，特別是細管；

2)材料匹配；

3)涂滲工藝。

——文章選自：《鍛件鍛造與沖壓》2022年第1期

來源：網絡 侵刪

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