125MN 鍛造自動(dòng)線可調(diào)節(jié)式夾鉗機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

文／于帥，譚瀟，高著偲，孫文東，姜喜峰·一汽鍛造（吉林）有限公司

夾鉗機(jī)構(gòu)是鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線中用于夾持鍛件的結(jié)構(gòu)件，多與機(jī)器人手臂進(jìn)行配合使用，傳統(tǒng)鍛造夾鉗一般為整體式輪廓結(jié)構(gòu)，不能適應(yīng)多種類型鍛件，靈活性、通用性以及經(jīng)濟(jì)性較差。本文對(duì)我司125MN 曲軸/前軸自動(dòng)線夾鉗機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，使夾鉗機(jī)構(gòu)能夠適應(yīng)多種工況，克服傳統(tǒng)鍛造夾鉗輪廓形狀固定，更換效率低的問(wèn)題，進(jìn)而提高工作效率，降低成本。

隨著工業(yè)4.0 時(shí)代的到來(lái)，利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的變革得到迅速發(fā)展。于鍛壓行業(yè)而言，自動(dòng)化生產(chǎn)線改造迫在眉睫。為擴(kuò)大產(chǎn)能，滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，降低勞動(dòng)強(qiáng)度及成本，保障操作者人身安全，提供更為優(yōu)質(zhì)的曲軸/前軸鍛件，我司對(duì)125MN 曲軸/前軸生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)化改造。依靠機(jī)器人手臂與夾持機(jī)構(gòu)相互配合的穩(wěn)定性，降低人為因素的影響，提高生產(chǎn)效率，因此，自動(dòng)化生產(chǎn)線所用夾鉗機(jī)構(gòu)亟需優(yōu)化。本文主要闡述了125MN 鍛造自動(dòng)線可調(diào)節(jié)式夾鉗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、過(guò)程以及使用效果，為助力生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)夾鉗機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)夾鉗機(jī)構(gòu)通常為整體式結(jié)構(gòu)(圖1)，其尾部與機(jī)器人手臂采用螺栓螺母固定，對(duì)應(yīng)不同類型產(chǎn)品采用不同高度、寬度的夾鉗，提前加工設(shè)計(jì)出相應(yīng)的輪廓尺寸，更換鍛件產(chǎn)品時(shí)將原有夾鉗整體拆卸進(jìn)行更換。

圖1 傳統(tǒng)夾鉗機(jī)構(gòu)

傳統(tǒng)整體式夾鉗機(jī)構(gòu)存在以下弊端：

⑴整體式夾鉗輪廓形狀固定，各個(gè)方向尺寸單一，靈活性差；

⑵應(yīng)用于不同類型鍛件時(shí)，整體式夾鉗拆裝不便，更換效率低，通用性差；

⑶整體式夾鉗儲(chǔ)存不便，浪費(fèi)空間，磨損后夾鉗整體作廢，浪費(fèi)成本。

夾鉗機(jī)構(gòu)適用性分析

我司125MN 曲軸自動(dòng)化生產(chǎn)線所用夾鉗機(jī)構(gòu)屬非上車技術(shù)領(lǐng)域，在使用過(guò)程中要在具有穩(wěn)定承載力的前提下，避免與鍛件以及模具發(fā)生干涉，還需注意下頂桿的排布位置，避免夾鉗機(jī)構(gòu)與下頂桿在頂出時(shí)干涉，這對(duì)夾鉗機(jī)構(gòu)各個(gè)方向上的尺寸范圍提出要求。圖2 為某V12 曲軸預(yù)鍛的夾取過(guò)程，夾取位置在J3、J5 主軸頸，寬度、高度以及夾鉗深入距離都應(yīng)符合不與鍛件、模具干涉的原則。

圖2 某V12 曲軸夾取過(guò)程

夾鉗深入距離可由機(jī)械手運(yùn)行程序進(jìn)行調(diào)節(jié)；通過(guò)工藝分析，在保證承載能力、不對(duì)鍛件造成缺陷的前提下，夾鉗機(jī)構(gòu)寬度一般選用最小寬度，鍛件質(zhì)量較大時(shí)需酌情處理；然而，各個(gè)型號(hào)曲軸產(chǎn)品在高度方向上與模具之間的間隙多不相同，夾鉗機(jī)構(gòu)既需要考慮避免與模具干涉，又需要確定與鍛件的接觸距離。因此，夾鉗機(jī)構(gòu)適用性的問(wèn)題主要通過(guò)調(diào)節(jié)夾鉗高度范圍來(lái)解決。

可調(diào)節(jié)式夾鉗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

為解決整體式夾鉗機(jī)構(gòu)存在的局限性，本文對(duì)夾鉗機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，通過(guò)結(jié)構(gòu)件之間的傳動(dòng)作用以及更換夾鉗頭的方式有效地調(diào)節(jié)夾鉗尺寸，使夾鉗能夠滿足多種類型鍛件產(chǎn)品在不同工況下的應(yīng)用。圖3為可調(diào)節(jié)式夾鉗機(jī)構(gòu)，主要由1-夾鉗頭、2-滑塊、3-螺母、4-夾鉗槽體、5-絲杠構(gòu)成。

圖3 可調(diào)節(jié)式夾鉗機(jī)構(gòu)

傳動(dòng)過(guò)程主要如下：

⑴轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠右側(cè)端部，絲杠整體轉(zhuǎn)動(dòng)，其相對(duì)位置保持不變；

⑵滑塊內(nèi)螺紋與絲杠螺紋(圖3a 處)配合，帶動(dòng)滑塊左右滑動(dòng)；

⑶滑塊移動(dòng)時(shí)，夾鉗頭在斜面正壓力作用下，作豎直方向運(yùn)動(dòng)。圖4 為可調(diào)節(jié)式夾鉗機(jī)構(gòu)局部裝配，夾鉗頭的其他方向定位利用限位槽和限位鍵配合得到實(shí)現(xiàn)，如圖4 中b、c 處所示。

圖4 可調(diào)節(jié)式夾鉗機(jī)構(gòu)局部裝配

高度可調(diào)使夾鉗機(jī)構(gòu)能夠適應(yīng)多種類型鍛件產(chǎn)品，有效地解決整體式夾鉗機(jī)構(gòu)靈活性差的問(wèn)題，并且以更換夾鉗頭替代整體式夾鉗更換方式，有效地解決了更換效率低，適用性差的問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)夾鉗機(jī)構(gòu)進(jìn)行適用性分析，利用絲杠滑塊傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)建了可調(diào)節(jié)式夾鉗機(jī)構(gòu)。本文介紹的夾鉗機(jī)構(gòu)成功應(yīng)用于一汽鍛造125MN 曲軸/前軸鍛造自動(dòng)線，作為非上車技術(shù)主要應(yīng)用于集團(tuán)內(nèi)部紅旗V型12 缸曲軸、解放多系列曲軸產(chǎn)品，希望借此文拋磚引玉，和鍛造同行們開發(fā)交流，共同進(jìn)步。