熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)選用實(shí)踐

文／胡紅衛(wèi)·南昌齒輪鍛造廠(chǎng)

熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)選用實(shí)踐

文／胡紅衛(wèi)·南昌齒輪鍛造廠(chǎng)

胡紅衛(wèi)，副廠(chǎng)長(zhǎng)，高級(jí)工程師，主要從事鍛造工藝的開(kāi)發(fā)與技術(shù)改造工作，主持完成的俄羅斯40MN鍛造生產(chǎn)線(xiàn)技術(shù)改造項(xiàng)目和全懸掛轉(zhuǎn)向節(jié)工藝開(kāi)發(fā)項(xiàng)目獲得江鈴汽車(chē)集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

南昌齒輪鍛造廠(chǎng)是以生產(chǎn)汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械鍛件為主的專(zhuān)業(yè)化企業(yè)，年生產(chǎn)鍛件達(dá)5萬(wàn)噸，其中生產(chǎn)的部分產(chǎn)品如圖1所示。

公司于2011年5月啟動(dòng)了“汽車(chē)盤(pán)類(lèi)鍛件低消耗自動(dòng)鍛造”項(xiàng)目，總投資6000余萬(wàn)元，核心設(shè)備是韓國(guó)生產(chǎn)的1600t和3100t熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，帶步進(jìn)梁機(jī)械手、自動(dòng)送料裝置、自動(dòng)模具冷卻潤(rùn)滑裝置等，如圖2所示。兩條自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)分別于2012年5月和9月投產(chǎn)，新增產(chǎn)能600萬(wàn)件。截止到2013年4月份，我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了40余個(gè)品種，兩條自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)總計(jì)生產(chǎn)了150萬(wàn)件，三班制實(shí)現(xiàn)了日產(chǎn)17500件。

這兩條自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)大大提高了生產(chǎn)效率，改善了工人的操作環(huán)境，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)了安全防護(hù)等，同時(shí)振動(dòng)和噪聲也大大降低，能耗指標(biāo)也有所降低。使用無(wú)色環(huán)保脫模劑進(jìn)行自動(dòng)噴涂，對(duì)環(huán)境的影響降到了最低，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保的綠色鍛造模式，工藝技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

圖1 南昌齒輪鍛造廠(chǎng)生產(chǎn)的部分產(chǎn)品

圖2 韓國(guó)生產(chǎn)的1600t和3100t熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)

2013年4月份實(shí)現(xiàn)單日最高產(chǎn)量17500件，單班最高產(chǎn)量6500件，人均日產(chǎn)鍛件6t，這充分體現(xiàn)了新生產(chǎn)線(xiàn)的高效率。下面就以齒坯(圖3）的自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)為例，談一談我們?cè)跓崮ｅ憠毫C(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)建設(shè)和使用中的一些體會(huì)。

圖3 齒坯

下料設(shè)備

為滿(mǎn)足精密鍛造及無(wú)飛邊鍛造的要求，我們選用了日本萬(wàn)陽(yáng)制造的450t帶背壓精密剪切下料機(jī)，如圖4所示，該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)精密下料和重量自動(dòng)分選。項(xiàng)目計(jì)劃資金700萬(wàn)元，投產(chǎn)后可新增產(chǎn)能1200萬(wàn)件。目前已實(shí)現(xiàn)班產(chǎn)1萬(wàn)件，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，可以滿(mǎn)足工藝要求。

加熱設(shè)備

加熱爐的測(cè)溫裝置直接影響到鍛件質(zhì)量，而加熱爐的工作頻率直接影響用電成本。檔次高的中頻感應(yīng)加熱爐有詳細(xì)的每一個(gè)零件的加熱檔案，對(duì)溫度控制可做到表里如一，十分可靠。我們此次選用的中頻感應(yīng)加熱爐(圖5）帶防過(guò)燒裝置，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定上限時(shí)，中頻感應(yīng)加熱爐會(huì)自動(dòng)停止加熱，同時(shí)上料速度系統(tǒng)快速啟動(dòng)，迅速將爐內(nèi)熱坯料清出感應(yīng)器，保證不出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象，然后再重新啟動(dòng)加熱，達(dá)到設(shè)定溫度后進(jìn)行鍛造。正常生產(chǎn)情況下，坯料的溫度波動(dòng)值在20℃左右。在壓力機(jī)上有調(diào)整加熱爐的控制面板，方便調(diào)整功率和送、排料動(dòng)作。

圖5 中頻感應(yīng)加熱爐

模具、子模架、模架的交換方式

模具同子模架用螺釘直接連接，子模架和模架由液壓鎖扣連接，一次裝卡。更換和調(diào)整模具時(shí)，松開(kāi)上下模架液壓卡緊裝置，換模小車(chē)整體移出子模架，在壓力機(jī)外進(jìn)行子模架的調(diào)整、修復(fù)維護(hù)，換模小車(chē)移動(dòng)并交換已預(yù)熱好的子模架，由液壓驅(qū)動(dòng)裝置(或電動(dòng)拖動(dòng)裝置）推入模架定位槽，鎖緊液壓鎖扣(液壓鎖扣內(nèi)有壓力傳感器，可保證壓力機(jī)安全工作）。模架通過(guò)螺栓連接于壓力機(jī)上。

上下料及工步間傳輸裝置

中頻感應(yīng)加熱爐帶翻料斗和自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)，如圖6所示，專(zhuān)用料筐裝入坯料，放入翻料斗中，自動(dòng)翻料進(jìn)上料機(jī)，通過(guò)中頻感應(yīng)加熱后由滑道進(jìn)入壓力機(jī)接料杯中，由接料杯翻轉(zhuǎn)到第一工位前方，由機(jī)械手夾料送入第一工位開(kāi)始鍛造，然后依次進(jìn)入二、三、四工位進(jìn)行鍛造，連皮由傳送帶送入廢料箱，鍛件由傳送帶送入產(chǎn)品箱。

圖6 翻料斗和自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)

冷卻和潤(rùn)滑裝置

冷卻及潤(rùn)滑是提高模具壽命極其重要的因素，其實(shí)現(xiàn)的方式主要有以下3種：

⑴如圖7所示，獨(dú)立式冷卻潤(rùn)滑裝置由坐標(biāo)機(jī)械手或機(jī)器人獨(dú)立控制，在步進(jìn)梁移動(dòng)零件或機(jī)器人送料過(guò)程中進(jìn)出模具型腔進(jìn)行噴霧，噴頭可隨模具型腔形狀進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)。

⑵如圖8所示，步進(jìn)梁卡爪中間安裝上下噴霧冷卻潤(rùn)滑裝置，這種裝置為批量生產(chǎn)零件之最好方式。夾住鍛件行走半步時(shí)進(jìn)行冷卻與潤(rùn)滑，停頓時(shí)間與噴霧量均可調(diào)整，因此大大提高了模具壽命。在上下噴頭可同時(shí)安裝氣、水、潤(rùn)滑劑3種不同噴嘴，通過(guò)噴霧時(shí)序可解決諸多問(wèn)題。在更換可換臂時(shí)可一次性拆卸插頭。

⑶如圖9所示，對(duì)于單一品種的重點(diǎn)工序可采用子模架或模架上獨(dú)立固定式的冷卻潤(rùn)滑裝置，但由于存在步進(jìn)梁與機(jī)器人等的干涉，所以此種冷卻潤(rùn)滑裝置的冷卻與潤(rùn)滑效果欠佳，并且對(duì)子模架的拆卸和安裝也有所妨礙。

圖7 獨(dú)立式冷卻潤(rùn)滑裝置

圖8 步進(jìn)梁卡爪中間安裝上下噴霧冷卻潤(rùn)滑裝置

圖9 子模架或模架上獨(dú)立固定式的冷卻潤(rùn)滑裝置

白色脫模劑的使用

相比石墨類(lèi)的脫模劑，白色脫模劑在操作環(huán)境及對(duì)操作者身心健康的影響方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化裝置也沒(méi)有腐蝕。

白色脫模劑(高分子化合物）可均勻地涂在模具上，具有卓越的脫模性。良好的潤(rùn)滑性大大地降低了零件打不滿(mǎn)及劃傷的情況，明顯地減少了模具的磨損，而且還可以抑制正常鍛造作業(yè)時(shí)模具溫度的上升，可顯著提高模具的使用壽命。

周邊設(shè)備及控制連線(xiàn)

⑴中頻感應(yīng)加熱爐、步進(jìn)梁和壓力機(jī)以及模架需要通訊連接，在高速生產(chǎn)零件時(shí)，如果出現(xiàn)任何差錯(cuò)和故障，壓力機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止，也可人工急停，加熱的坯料會(huì)自動(dòng)排出到料箱。生產(chǎn)線(xiàn)上的各種設(shè)備都可以在壓力機(jī)正面進(jìn)行控制，操作方便。

⑵目前各設(shè)備與壓力機(jī)之間的連接方式有串聯(lián)與主控制室連接兩種。串聯(lián)方式簡(jiǎn)單實(shí)用，主控制室連接方式比較復(fù)雜，在鍛造車(chē)間安置主控制室也不利于現(xiàn)場(chǎng)的管理和維護(hù)，因此建議采用串聯(lián)方式連接。

其他注意事項(xiàng)

⑴模具壽命決定了自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)效率，影響模具壽命的因素有很多，主要有模具結(jié)構(gòu)、模具材料和加工質(zhì)量、模具的使用及冷卻潤(rùn)滑情況等，這些都需要在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不斷進(jìn)行摸索和總結(jié)。

⑵自動(dòng)化裝置的調(diào)整需要在使用過(guò)程中根據(jù)不同的情況區(qū)別對(duì)待，比如噴霧的時(shí)間、節(jié)拍和角度等。

⑶模具的安裝、維修和準(zhǔn)備應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)快速切換。⑷自動(dòng)化裝置平時(shí)要注重維護(hù)保養(yǎng)。

結(jié)束語(yǔ)

大批量小型零件的鍛造，根據(jù)類(lèi)型不同可選擇不同的自動(dòng)化生產(chǎn)方式，我公司只是采用了其中的一種生產(chǎn)方式，每個(gè)廠(chǎng)家可以結(jié)合自身的特點(diǎn)選用不同的方式，自己的企業(yè)最適合哪種生產(chǎn)方式，這還需要經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)。希望大家在使用過(guò)程中加強(qiáng)交流，共同提高，推動(dòng)我國(guó)鍛造行業(yè)向自動(dòng)化、智能化制造邁進(jìn)。