冲压机器人在哪个领域（促进工业自动化进程行业研究）

作者| 研究中心

冲压，应用广泛的金属成形工艺

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工（或称压力加工），合称锻压。全世界的钢材中，有60～70%是板材，其中大部分经过冲压制成成品。

板料，模具和设备是冲压加工的三要素。按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压，前者适合变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者则在室温下进行，是薄板常用的冲压方法。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。

根据《冲压机器人通用技术条件》（GB/T 37392-2019）：冲压机器人主要是指在自动化冲压加工工艺中，完成工件上下料，冲压设备间工件转运任务的工业机器人。冲压机器人按机械结构可分为直角坐标型冲压机器人、圆柱坐标型冲压机器人和关节型冲压机器人

冲压工序主要分为两步：分离工序、成形工序，其中分离工序包括落料、冲孔、修边、分离，成形工序包括拉延、翻边、整形、翻孔、弯曲。

冲压工序

分离工序，板料在外力作用下沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和切断面质量的成品和半成品，分离条件为变形材料内部的应力超过强度极限σb，具体而言：

落料：用冲模沿封闭曲线冲切，冲下部分是零件。用于制造各种形状的平板零件。

冲孔：用冲模沿封闭曲线冲切，冲下部分是废料。有正冲孔、侧冲孔、吊冲孔等几种形式。

修边：将成形零件的边缘修切整齐或切成一定形状。

分离：用冲模沿不封闭曲线冲切产生分离。

左右件一起成形时，分离工序用得较多。

成形工序，坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的成品和半成品，成形条件为屈服强度σS<材料内部应力<强度极限σb，具体而言：

拉延：把板料毛坯成形制成各种开口空心零件。

翻边：把板料或半成品的边缘沿一定的曲线按一定的曲率成形成竖立的边缘。

整形：为了提高已成形零件的尺寸精度或获得小的圆角半径而采用的成形方法。

翻孔：在预先冲孔的板料或半成品上或未经冲孔的板料制成竖立的边缘。

弯曲：把板料沿直线弯成各种形状，可以加工形状极为复杂的零件。

冲压模具

冲压模具按工作原理可以分为：拉延模、切边冲孔模、翻遍整形模。冲压模具通常由上、下模（凸、凹模）两部分构成，组成部分包括：工作部分、导向、定位、限位、弹性元件、起吊和翻转。

冲压设备

冲压设备包括压力机、开卷线、剪板机等，其中压力机按床身结构，可分为开式压力机和闭式压力机两种。开式压机三面敞开，床身呈C型，刚性较差，一般用于小型压机；闭式压机前后二面敞开，床身封闭，刚性较好，一般用于大中型压机。

压力机按驱动滑块力的种类，压力机可分为：机械压力机和液压机。

剪板机

热冲压，汽车制造的新宠

除了常规的冲压工艺之外，近年来热冲压工艺发展较快。

高强度钢热冲压工艺也被称为热成形技术或者冲压硬化技术，是一种以处于红热阶段的高强度钢板料为原材料进行冲压加工最后成形的加工过程。热冲压加工过程中，首先需要计算原材料用量，并且下料等待加工，然后把下料好的高强度钢在加热设备中加热处理，直到高强度钢奥氏体化，此时加热设备的加热温度处于880～950℃范围之内，最后将已经奥氏体化的高强度钢材料放到具有冷却功能的模具上进行材料成形加工。

在这一过程中，模具表面会使高强度钢材料钢冷却、淬火，出现相变，最后形成马氏体。相关实验研究显示，热冲压工艺可以将钢强度从500～600 MPa提升到1 500 MPa，这就意味着通过热冲压工艺加工成形的汽车B柱的强度大幅提高，可以提升到原来强度的250%左右。因此热冲压工艺这一技术在汽车高强度钢的成形过程中得到了广泛推崇。

相比较于普通冷冲压这一传统加工方法，热冲压与之的区别和自身优势着重表现在三个方面。第一，热冲压工艺加热后高强度钢材料有着较小的变形抗力，良好的塑性，较高的成形极限，并且更加容易成形，以上优点对于降低材料对成形设备和模具的要求有着重大推动作用；第二，鉴于以超高强度钢为原材料进行加工制成的汽车零件强度非常高这一特点，这将对于提高车身的抗冲击性能与疲劳能力，增加汽车的安全性等方面有着至关重要的作用；第三，由于高强度钢热冲压工艺可以大大提升零件的强度和抗冲击能力，这便从结构上可以有效减少加强板数量，简化车身结构和零部件设计，大大推动汽车行业向着车身轻量化这一发展目标的迈进。热冲压成形零部件在汽车的车身支撑结构类零件如 B 柱，前后保险杠，纵向承载梁等应用十分广泛。

立德机器人，国产汽车冲压的破局者

冲压是汽车制造四大工艺之首，长期被国外巨头垄断，立德有唯一纯国产技术自研汽车冲压机器人，已落地国内首条低温铝板热成型自动化项目，引领汽车轻量化新材料新工艺应用的突破。

深圳立德机器人有限公司成立于2021年，专注于提供全球冲压自动化智能装备解决方案，应用千兆网工业总线，以先进的机器人控制系统和冲压工艺软件，采用分布式驱控一体控制器技术，实现无总控、多主从、同步跟随、边走边看等性能优势的分布式冲压机器人成套设备产线。公司的愿景是走“自主创新、高端替代”路线，成为全球冲压自动化智能装备解决方案的引领者。目前，公司已取得六十多项专利及专有技术。

项目的桁架产品，具有高效节能低碳优势，可广泛应用与汽车覆盖件冲压、汽车热冲压、大家电等零件较大的全自动冲压线，并可扩展应用到自动物流搬运，高铁装配生产线及航空装配生产线等领域。钢板热冲压和铝板低温热成型冲压自动化生产线，推动了汽车车身轻量化的进程。平面四轴机器人可广泛应用于小家电、餐具、厨具等小五金的自动化冲压线。目前，公司产品已完成小批量生产及技术选代，实现近亿的产值，可以批量生产与应用。

截至目前，团队已经成功获得一汽模具、宇通客车、长安汽车、中国一拖、吉利汽车、特斯拉、一汽大众、日本松下、韩国三星、德国双立人等客户订单与项目合作机会，已经成为国内很具影响力和成长力的企业。

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