鍛造行業(yè)勞動(dòng)強度大，工作環(huán)境差，人員難招已是普遍現象，如何開(kāi)展自動(dòng)化和少人化是我們一直以來(lái)研究的課題。我公司現有4000 噸熱模鍛生產(chǎn)線(xiàn)主要生產(chǎn)重型法蘭叉和焊接叉等傳動(dòng)軸鍛件，每班人員配置6 名，勞動(dòng)密集，高溫作業(yè)下工作環(huán)境差，員工勞動(dòng)強度很大，且生產(chǎn)效率低。因此，我公司積探索鍛造自動(dòng)化的改造升級，本文將介紹我公司4000 噸熱模鍛設備工藝流程再造研發(fā)應用。

圖1 實(shí)現熱模鍛設備上直接切邊

實(shí)現在熱模鍛設備上直接切邊

傳統工藝流程是在熱模鍛上鍛打，然后將成形鍛件放入輸送機送到?jīng)_床邊接料口，配置一臺沖床和一名操作工進(jìn)行切邊。項目組利用4000 噸設備寬臺面，根據鍛件尺寸，在主機下模架上加工鍛件落料口，切邊模座安裝在鍛件落料口上面并與模架主墊板中T形槽用壓板壓緊，然后下模安裝在模座上壓緊。在上模架上加工切邊上模螺桿沉孔，螺桿通過(guò)沉孔與沖模用螺帽擰緊。這樣解決了傳統工藝流程既增加成本，又增加生產(chǎn)場(chǎng)地沖床進(jìn)行切邊的難題，實(shí)現了在熱模鍛設備上直接切邊，如圖1 所示。

鍛件和飛邊在主機中輸出改造

鍛件和飛邊處理改造前，是在沖床上切邊后，鍛件進(jìn)入落料口，然后手動(dòng)推入料桶內；由于飛邊在切邊模上，需人工鉗住飛邊放入飛邊桶內，鍛件和飛邊完全靠人工處理。對此，項目組按照切邊模座高度，設計制作飛邊接送斗，只要操作工將飛邊放到接送斗上，飛邊就自動(dòng)滑到飛邊桶內；在落料口下面設計制作鏈條輸送機，切邊后鍛件通過(guò)落料口進(jìn)入輸送機上自動(dòng)送到料桶內，如圖2 所示。

圖2 鍛件和飛邊在主機中輸出改造

對中頻爐加熱半自動(dòng)上料改造

在改造前，在中頻爐爐膛下面制作一個(gè)平臺，將裝滿(mǎn)剪好棒料的桶吊到平臺上，員工站在平臺上，棒料上料加熱是用人工將棒料放到中頻爐膛口用氣缸推入爐膛內，然后人工再放上一段進(jìn)行循環(huán)操作。項目組在重型棒料無(wú)法實(shí)現階梯式自動(dòng)上料情況下，結合重型棒料加熱時(shí)間長(cháng)的實(shí)際，設計制造提升式半自動(dòng)上料機，通過(guò)間斷性連續人工放料后自動(dòng)提升用氣缸自動(dòng)推料加熱，如圖3 所示。

適應多品種小批量頂料裝置改造

圖3 中頻爐加熱半自動(dòng)上料

通常機器人適用于大批量少品種的一個(gè)流式生產(chǎn)作業(yè)方式，如何使多品種小批量生產(chǎn)作業(yè)方式的零部件企業(yè)實(shí)現機器人自動(dòng)化操作應用。特別是在鍛造環(huán)境下不可控因素較多，實(shí)現機器人自動(dòng)化操作難度較大。項目組為了適應多品種小批量鍛造機器人自動(dòng)化操作，按照機器人爪手的寬度在滑道上橫向設計抓取缺口，在縱向設計可根據棒料長(cháng)度人工調節的頂料裝置，按不同棒料長(cháng)度對頂料裝置進(jìn)行人工調節，使機器人抓取的棒料始終在中間位置，如圖4 所示。

編制不同鍛件生產(chǎn)工藝流程機器人操作程序

根據不同鍛件的生產(chǎn)工藝流程，編制機器人抓取棒料自動(dòng)送到預鍛工位，編制了如下的四大類(lèi)工藝程序：

圖4 可調節頂料裝置

一類(lèi)：鐓4(鐓粗四工位鍛件)。毛坯中頻加熱后—輸送到滑道機構—機器人夾取毛坯送到鐓坯位—鐓坯完成—機器人夾取工件送到粗鍛工位—粗鍛完成—人工夾取工件至終鍛位—終鍛完成—人工夾取工件至切邊位—切邊完成—落料，示意圖如圖5 所示。

第二類(lèi)：鍛3(三工位鍛件)。毛坯中頻加熱后—輸送到滑道機構—機器人夾取毛坯送到等待位—壓機打擊完成—機器人夾取工件送到粗鍛工位—粗鍛完成—人工夾取工件至終鍛位—終鍛完成—人工夾取工件至切邊位—切邊完成—落料，示意圖如圖6 所示。

第三類(lèi):鐓3(鐓粗三工位鍛件)。毛坯中頻加熱后—輸送到滑道機構—機器人夾取毛坯送到鐓坯位—壓機打擊完成—機器人夾取工件送到精鍛工位—精鍛完成—人工夾取工件至切邊位—切邊完成—落料，示意圖如圖7 所示。

第四類(lèi):鍛2(二工位鍛件)。毛坯中頻加熱后—輸送到滑道機構—機器人夾取毛坯送到壓機口等待—人工按鈕確認上料—機器人夾取工件送到精鍛工位—精鍛完成—人工夾取工件至切邊位—切邊完成—落料，示意圖如圖8 所示。

根據不同鍛件不同生產(chǎn)工藝設計編制不同四類(lèi)生產(chǎn)工藝的機器人送到預鍛工位的程序，在操作柜觸摸屏中有程序選擇界面，開(kāi)機后根據提示可進(jìn)行工藝生產(chǎn)程序選擇，操作人員進(jìn)行程序選擇后，啟動(dòng)系統，PLC 自動(dòng)調用機器人內相應程序進(jìn)行生產(chǎn)，如圖9 所示。

圖5類(lèi)工藝程序

圖6 第二類(lèi)工藝程序

圖7 第三類(lèi)工藝程序

圖8 第四類(lèi)工藝程序

圖9 PLC 自動(dòng)調用機器人內相應程序進(jìn)行生產(chǎn)

對可拆卸的加力桿研究

重型鍛件在人工鍛打工序和切邊時(shí)勞動(dòng)強度大，特別是15 公斤以上鍛件，人工取料困難甚至無(wú)法挪動(dòng)。按照模具高度以及主墊板有T 形槽結構，設計制作加力桿，右邊在主墊板T 形槽用螺桿固定，左邊在床身焊接槽。鍛件移動(dòng)重力在加力桿上，使員工可以輕松進(jìn)行鍛件移動(dòng)，如圖10 所示。

圖10 可拆卸加力桿

總結

通過(guò)對4000 噸熱模鍛設備工藝流程再造研發(fā)應用，實(shí)現減少人員6 名，年創(chuàng )效益60 萬(wàn)元；班產(chǎn)增加400 件/班，班產(chǎn)效率提高67%；取消250 噸沖床，減少65 萬(wàn)元。從而減少了和生產(chǎn)場(chǎng)地，滿(mǎn)足了市場(chǎng)需求。實(shí)現在熱模鍛設備中鍛造成形后直接切邊，同時(shí)使鍛造行業(yè)機器人自動(dòng)化適應多品種小批量生產(chǎn)成為現實(shí)。