中国汽车制造业这几年的蓬勃发展带动了一大批冲压企业的成长，也造就了一批业绩优良且具有一定规模的冲焊总成供应商。无论是国有还是民营，跟随着整车制造企业协同发展，逐渐在车身分总成及底盘分总成制作领域取代跨国公司并确立自己的市场口碑。汽车车身分总成及底盘分总成如图1所示。
规模化的生产需要稳定的质量来保障效益。近年来，随着劳动力成本的提高，自动化正逐渐取代传统的手动方式进入到传统冲压行业，特别是中小件冲压领域。而多工位压力机的大量应用是这一趋势的显著标志。除了国外自动化公司纷至沓来，寻觅商机之外，众多国内自动化公司也纷纷推出自己的设计，有些还与压力机制造商合作定制解决方案。而国外知名公司也纷纷推出自己独特的冲压整体方案，其中以伺服直驱技术压力机配合第二代高速自动化机械手为主要亮点。
冲压整体方案
伺服直驱压力机技术最早在日本诞生及推广，并实现了规模化生产以及标准化。而欧洲则最先将其引入到大型多工位冲压领域，其最大的区别依然在能量管理系统，也就是我们常说的蓄能机构。欧洲的压力机制造商基本已经将西门子的机械蓄能技术普及化。
图1 汽车车身分总成及底盘分总成
市场上常见的FAGOR多工位压力机采用机械手拆垛方式上料，这种上料方式配合多连杆传动设计带来极高的性价比，但必须承认的是，其结构的局限导致了多工位生产的效率无法在25SPM的基础上实现突破。为了配合伺服直驱技术的应用，FAGOR对拆垛系统进行了革新，在不改变机械手拆垛方式的前提下，增加一套拆垛机械手机构，两套机械手交替工作，效率显著增加，设计节拍可达到35SPM，如图2所示。
图2 双机械手机构的FAGOR拆垛系统
同时，FAGOR将传输臂结构进行了重新设计，由原来的铝合金材质改为钢结构，特殊的设计在保证了足够刚性的前提下，控制了传输臂的重量，虽然整体结构运行的节拍可达40SPM，但伺服电机的数量也大为增加。与铝制传输臂对应，根据不同的工作台长度，采用FAGOR钢制传输臂的型号分别为CNC4S、CNC5S、CNC6S和 CNC7S。
伺服多工位压力机具有自动化、智能化、操作安全、冲压件综合成本低、劳动生产率高、制件质量高等特点，能够满足汽车工业大批量生产的需要，而且节省了大量生产面积和设备投资，减少了人工数量。但是，多工位冲压方式的选用要从行业应用、能耗、运营成本、效率提升、停机风险、人员配置、端拾器、备件、模具挑战、投资预算等几个方面综合比较（图3）。
图3 多工位冲压方式选用的评价方面
多工位冲压方式由于其高效率和节能的优势，目前越来越多呈现大型化。例如FAGOR最大吨位的单滑块机械多工位压力机的公称压力达36000kN，工作台长度为7200mm。而改用伺服驱动之后，其成本的增加往往让投资者望而却步。然而，选择伺服驱动还是多连杆驱动，本身有其独特的方面。对决策者而言，效益和投入是首先要考量的，再好的技术得不到大批量的生产验证是不能谈投资经济性的。新技术的应用风险、性能是否已经可靠验证也是需要考虑的。在分析过程中，能耗和运营成本因素往往被弱化，因为量化比较困难，存在可变因素的制约。对于已有模具技术的挑战是否巨大，不仅涉及设备的运行效率，同时也影响模具的使用寿命。材料的屈服强度也是非常重要的考量参数，高强板冲压需要更多的模具工位，更复杂的拉延工艺。
然而，伺服直驱技术也并非万能的。对于可快速成形的简单冲压工艺来讲，采用伺服驱动非但不能带来效率的快速提升，反而由于蓄能电机的运行损耗更多的电能（图4）。同时节拍的增加必然对模具材料提出更高的要求，如果在新设备上运行旧模具，显然不是伺服直驱的优势。
图4 伺服压力机蓄能管理系统示意图
此外，由于伺服直驱技术的普及化程度不高，伺服电机、伺服驱动、伺服控制的元器件远未普及，发生元器件损坏需要更长的到货周期。如果要确保设备的高开动率，则需要投入足够多的备件作为保障。其次、虽然能量管理系统已经承担了部分再生能量的接收，但是伺服直驱技术依然需要车间电网的支持，增加电网容量的成本必须在投资时一并考虑。
结束语
综上所述，中国巨大的汽车市场以及配套产业链为新技术的快速推广和应用提供了有利条件。自动化生产方式正在全行业普及，冲焊制造作为高劳动强度的传统行业，也正在以自身独特的方式接受改造。与此同时，在欧洲为冲焊行业带来了第二次生产变革的伺服直驱大型多工位冲压生产技术正逐渐被大家所熟知，但是伺服直驱技术的价值获取以及其背后所需要的巨大投入必须根据实际生产需求才能更清晰认识。通常而言，如果你的产品系列里面高强板冲压件或者底盘冲压件占了大多数，而你又始终面对着下游客户对产能扩张的要求，那么是时候考虑投资伺服直驱多工位压力机了。
