鍛壓機的自動化

文/阿部俊明，劉建華，陳巖·（日本）株式會社栗本鐵工所

鍛壓機的自動化

文/阿部俊明，劉建華，陳巖·（日本）株式會社栗本鐵工所

近年來隨著中國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，鍛造行業(yè)也有著越來越多的生產(chǎn)需求，而提高生產(chǎn)效率的一個方向就是鍛造設(shè)備的自動化。株式會社栗本鐵工所（以下簡稱栗本公司）在鍛壓機制造行業(yè)中經(jīng)過數(shù)十年的積累，在熱模鍛自動化方面取得了較大的成就。栗本公司從1965年開始鍛壓機的研發(fā)與制造，主要產(chǎn)品是曲軸式鍛壓機，鍛造能力從1000t至6300t，主要用于熱模鍛的生產(chǎn)。并于1980年開始了自動鍛壓機的研發(fā)，通過步進(jìn)梁式的搬送裝置，提高了鍛造的生產(chǎn)效率。對于生產(chǎn)需求量大的鍛件產(chǎn)品，自動鍛壓機可以滿足生產(chǎn)需求，并提高鍛件產(chǎn)品質(zhì)量。本文將對栗本公司如何提高熱模鍛件生產(chǎn)效率的自動化鍛造系統(tǒng)的技術(shù)特點進(jìn)行介紹。

鍛壓機的自動化

鍛壓機的自動化主要包括以下幾個部分：自動模高調(diào)整裝置、自動上料裝置、自動送料裝置、自動換模裝置、脫模劑移動噴嘴和脫模劑循環(huán)系統(tǒng)，如圖1所示。自動鍛壓機在汽車零件廠得到較多的使用，通過自動化程度的提高，來提高鍛造生產(chǎn)率，在單位時間內(nèi)可以生產(chǎn)更多的零件，并且保證鍛件質(zhì)量，減少勞動強度，同時設(shè)備調(diào)節(jié)容易，可以用一臺設(shè)備對應(yīng)幾種鍛件產(chǎn)品的自動生產(chǎn)。

自動化設(shè)備的優(yōu)勢在于能夠在有限的空間和時間內(nèi)提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)出，保證鍛件的品質(zhì)，同時減少操作者的工作強度，解決鍛造企業(yè)招工難的問題。鍛造設(shè)備自動化可以改善工作條件和工作環(huán)境，使鍛造生產(chǎn)變得更容易進(jìn)行。對于生產(chǎn)要求量大的產(chǎn)品，自動化是一個把握成本產(chǎn)出平衡關(guān)系的最佳選擇。

自動送料裝置

圖1 自動鍛壓機系統(tǒng)構(gòu)成

鍛壓機的自動送料裝置可以使用兩根水平橫梁通過夾爪對工件進(jìn)行夾持循環(huán)搬送。步進(jìn)梁的移動采用5軸或10軸伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠，實現(xiàn)夾持、提升、前進(jìn)、下降、松開、返回的搬送過程。例如對于4kg重量的鍛件，可以達(dá)到24spm的搬送效率，在隔一工位鍛造的情況下，每分鐘可以生產(chǎn)12件產(chǎn)品，即每5s產(chǎn)出一件產(chǎn)品；對于更小的工件，可以達(dá)到更快的速度。因為采用滾珠絲杠進(jìn)行傳動，在絲杠滑塊上帶有預(yù)緊，所以可以消除反向動作時的間隙，實現(xiàn)高精度、高速度的搬送。早期的步進(jìn)梁控制采用電腦程序控制，現(xiàn)在普遍采用PLC直接控制多臺伺服電機，提高控制的效率，減少問題點，更易于調(diào)節(jié)，以滿足不同用戶不同產(chǎn)品的不同需求。步進(jìn)梁的搬送，與鍛壓機進(jìn)行連鎖控制，不必等到滑塊抬到上死點時進(jìn)行夾持，而是在鍛造結(jié)束滑塊剛剛向上離開下死點時，下頂料裝置將工件頂起，同時夾爪到位，進(jìn)行準(zhǔn)確地夾持，這樣可以節(jié)約時間，提高搬送效率，圖2為10軸步進(jìn)梁機構(gòu)。

自動換模裝置

栗本公司的自動換模裝置包括V形、Flat形、T形和I形，如圖3所示。根據(jù)不同的客戶需求與預(yù)算，可以提供最合適的自動換模裝置，以實現(xiàn)快速換模，減少鍛造生產(chǎn)中的時間損失。

自動潤滑系統(tǒng)

鍛壓機內(nèi)部機構(gòu)的潤滑系統(tǒng)通常采用稀油潤滑方式，避免了黃油潤滑方式中廢舊黃油處理的問題。對于驅(qū)動系統(tǒng)和導(dǎo)軌系統(tǒng)，栗本鍛壓機會采取分別循環(huán)的方式，在稀油潤滑系統(tǒng)中采用分配閥進(jìn)行定量分配供油，并通過接近開關(guān)檢測供油異常，圖4為鍛壓機自動潤滑系統(tǒng)示意圖。

圖2 10軸步進(jìn)梁機構(gòu)

圖3 自動換模裝置

圖4 自動潤滑系統(tǒng)

圖5 脫模劑循環(huán)利用系統(tǒng)

脫模劑循環(huán)利用系統(tǒng)

鍛造過程中，一個消耗品就是脫模劑。在進(jìn)行自動化實現(xiàn)高速鍛造的同時，模具冷卻所使用的脫模劑量也比較大。為了實現(xiàn)脫模劑的有效利用，栗本公司一方面通過移動噴嘴進(jìn)行準(zhǔn)確地噴涂，另一方面采用回收系統(tǒng)對多余的脫模劑進(jìn)行回收再利用。采用脫模劑循環(huán)系統(tǒng)的效果是，可以在總體上減少脫模劑的使用量，減少產(chǎn)業(yè)廢棄物處理的負(fù)擔(dān)，減輕對環(huán)境的污染，如圖5所示。在脫模劑循環(huán)利用系統(tǒng)里，從模腔流下的脫模劑通過托盤收集后流入回收槽。然后被自動打入再生槽，對其中的雜質(zhì)進(jìn)行過濾及分離后，打入調(diào)配槽進(jìn)行調(diào)配，通過原液來調(diào)配到需要濃度。然后打入供給槽，送往移動噴嘴以及固定噴嘴，然后通過電磁閥來精確控制噴灑的時間，對模具進(jìn)行冷卻。

新型自動化鍛壓設(shè)備

在技術(shù)發(fā)展的今天，栗本公司開始對新型壓力機進(jìn)行開發(fā)和研究。2014年春天，在大阪市的住吉工廠，進(jìn)行了新型壓力機的安裝與調(diào)試。在進(jìn)行動作試驗后，達(dá)到了預(yù)期的運動模式。該壓力機的曲軸兩端，分別裝置有不同的驅(qū)動機構(gòu)，左端為直驅(qū)式伺服電機，右端為濕式離合器制動器，如圖6所示。通過試驗，分別對兩種驅(qū)動方式的動作情況進(jìn)行了驗證，在使用直驅(qū)式伺服電機的情況下，可以實現(xiàn)自由的動作曲線，這樣可以適應(yīng)不同鍛件的工藝要求。在使用濕式離合器制動器的時候，可以減少噪聲。

圖6 新型壓力機結(jié)構(gòu)

結(jié)束語

鍛造生產(chǎn)是機械制造工業(yè)中提供機械零件毛坯的主要加工方法之一。隨著機械制造業(yè)現(xiàn)代化程度的越來越高，這就對鍛造產(chǎn)品的生產(chǎn)率提出了新的要求。以往的手工鍛造將無法滿足生產(chǎn)速度的要求，加之近年來勞動力成本的逐年增加，操作人員對工作環(huán)境的要求也越來越高，必將推動鍛造自動化的發(fā)展。