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

圖1 實現(xiàn)熱模鍛設(shè)備上直接切邊

實現(xiàn)在熱模鍛設(shè)備上直接切邊

傳統(tǒng)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行切邊。項目組利用4000 噸設(shè)備寬臺面，根據(jù)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，螺桿通過沉孔與沖模用螺帽擰緊。這樣解決了傳統(tǒng)工藝流程既增加成本，又增加生產(chǎn)場地沖床進行切邊的難題，實現(xiàn)了在熱模鍛設(shè)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，鍛件進入落料口，然后手動推入料桶內(nèi)；由于飛邊在切邊模上，需人工鉗住飛邊放入飛邊桶內(nèi)，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(shè)計制作飛邊接送斗，只要操作工將飛邊放到接送斗上，飛邊就自動滑到飛邊桶內(nèi)；在落料口下面設(shè)計制作鏈條輸送機，切邊后鍛件通過落料口進入輸送機上自動送到料桶內(nèi)，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上料改造

在改造前，在中頻爐爐膛下面制作一個平臺，將裝滿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(nèi)，然后人工再放上一段進行循環(huán)操作。項目組在重型棒料無法實現(xiàn)階梯式自動上料情況下，結(jié)合重型棒料加熱時間長的實際，設(shè)計制造提升式半自動上料機，通過間斷性連續(xù)人工放料后自動提升用氣缸自動推料加熱，如圖3 所示。

適應(yīng)多品種小批量頂料裝置改造

圖3 中頻爐加熱半自動上料

通常機器人適用于大批量少品種的一個流式生產(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)實現(xiàn)機器人自動化操作應(yīng)用。特別是在鍛造環(huán)境下不可控因素較多，實現(xiàn)機器人自動化操作難度較大。項目組為了適應(yīng)多品種小批量鍛造機器人自動化操作，按照機器人爪手的寬度在滑道上橫向設(shè)計抓取缺口，在縱向設(shè)計可根據(jù)棒料長度人工調(diào)節(jié)的頂料裝置，按不同棒料長度對頂料裝置進行人工調(diào)節(jié)，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(jù)不同鍛件的生產(chǎn)工藝流程，編制機器人抓取棒料自動送到預(yù)鍛工位，編制了如下的四大類工藝程序：

圖4 可調(diào)節(jié)頂料裝置

一類：鐓4(鐓粗四工位鍛件)。毛坯中頻加熱后—輸送到滑道機構(gòu)—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：鍛3(三工位鍛件)。毛坯中頻加熱后—輸送到滑道機構(gòu)—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:鐓3(鐓粗三工位鍛件)。毛坯中頻加熱后—輸送到滑道機構(gòu)—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:鍛2(二工位鍛件)。毛坯中頻加熱后—輸送到滑道機構(gòu)—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(jù)不同鍛件不同生產(chǎn)工藝設(shè)計編制不同四類生產(chǎn)工藝的機器人送到預(yù)鍛工位的程序，在操作柜觸摸屏中有程序選擇界面，開機后根據(jù)提示可進行工藝生產(chǎn)程序選擇，操作人員進行程序選擇后，啟動系統(tǒng)，PLC 自動調(diào)用機器人內(nèi)相應(yīng)程序進行生產(chǎn)，如圖9 所示。

圖5類工藝程序

圖6 第二類工藝程序

圖7 第三類工藝程序

圖8 第四類工藝程序

圖9 PLC 自動調(diào)用機器人內(nèi)相應(yīng)程序進行生產(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勞動強度大，特別是15 公斤以上鍛件，人工取料困難甚至無法挪動。按照模具高度以及主墊板有T 形槽結(jié)構(gòu)，設(shè)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。鍛件移動重力在加力桿上，使員工可以輕松進行鍛件移動，如圖10 所示。

圖10 可拆卸加力桿

總結(jié)

通過對4000 噸熱模鍛設(shè)備工藝流程再造研發(fā)應(yīng)用，實現(xiàn)減少人員6 名，年創(chuàng)效益60 萬元；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 萬元。從而減少了和生產(chǎn)場地，滿足了市場需求。實現(xiàn)在熱模鍛設(shè)備中鍛造成形后直接切邊，同時使鍛造行業(yè)機器人自動化適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)成為現(xiàn)實。