文/胡紅衛(wèi)·南昌齒輪鍛造廠
熱模鍛壓力機自動化生產(chǎn)線選用實踐
文/胡紅衛(wèi)·南昌齒輪鍛造廠
胡紅衛(wèi),副廠長,高級工程師,主要從事鍛造工藝的開發(fā)與技術(shù)改造工作,主持完成的俄羅斯40MN鍛造生產(chǎn)線技術(shù)改造項目和全懸掛轉(zhuǎn)向節(jié)工藝開發(fā)項目獲得江鈴汽車集團公司科技進步二等獎。
南昌齒輪鍛造廠是以生產(chǎn)汽車、農(nóng)機、工程機械鍛件為主的專業(yè)化企業(yè),年生產(chǎn)鍛件達5萬噸,其中生產(chǎn)的部分產(chǎn)品如圖1所示。
公司于2011年5月啟動了“汽車盤類鍛件低消耗自動鍛造”項目,總投資6000余萬元,核心設(shè)備是韓國生產(chǎn)的1600t和3100t熱模鍛壓力機自動化生產(chǎn)線,帶步進梁機械手、自動送料裝置、自動模具冷卻潤滑裝置等,如圖2所示。兩條自動化生產(chǎn)線分別于2012年5月和9月投產(chǎn),新增產(chǎn)能600萬件。截止到2013年4月份,我們已經(jīng)開發(fā)出了40余個品種,兩條自動化生產(chǎn)線總計生產(chǎn)了150萬件,三班制實現(xiàn)了日產(chǎn)17500件。
這兩條自動化生產(chǎn)線大大提高了生產(chǎn)效率,改善了工人的操作環(huán)境,減輕了工人的勞動強度,增強了安全防護等,同時振動和噪聲也大大降低,能耗指標也有所降低。使用無色環(huán)保脫模劑進行自動噴涂,對環(huán)境的影響降到了最低,真正實現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保的綠色鍛造模式,工藝技術(shù)達到了國際先進水平。
圖1 南昌齒輪鍛造廠生產(chǎn)的部分產(chǎn)品
圖2 韓國生產(chǎn)的1600t和3100t熱模鍛壓力機自動化生產(chǎn)線
2013年4月份實現(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)線的高效率。下面就以齒坯(圖3)的自動化鍛造生產(chǎn)為例,談一談我們在熱模鍛壓力機自動化生產(chǎn)線建設(shè)和使用中的一些體會。
圖3 齒坯
為滿足精密鍛造及無飛邊鍛造的要求,我們選用了日本萬陽制造的450t帶背壓精密剪切下料機,如圖4所示,該設(shè)備可以實現(xiàn)精密下料和重量自動分選。項目計劃資金700萬元,投產(chǎn)后可新增產(chǎn)能1200萬件。目前已實現(xiàn)班產(chǎn)1萬件,設(shè)備運行穩(wěn)定,可以滿足工藝要求。
加熱爐的測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)加熱爐有詳細的每一個零件的加熱檔案,對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)帶防過燒裝置,當溫度達到設(shè)定上限時,中頻感應(yīng)加熱爐會自動停止加熱,同時上料速度系統(tǒng)快速啟動,迅速將爐內(nèi)熱坯料清出感應(yīng)器,保證不出現(xiàn)過燒現(xiàn)象,然后再重新啟動加熱,達到設(shè)定溫度后進行鍛造。正常生產(chǎn)情況下,坯料的溫度波動值在20℃左右。在壓力機上有調(diào)整加熱爐的控制面板,方便調(diào)整功率和送、排料動作。
圖5 中頻感應(yīng)加熱爐
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,松開上下模架液壓卡緊裝置,換模小車整體移出子模架,在壓力機外進行子模架的調(diào)整、修復(fù)維護,換模小車移動并交換已預(yù)熱好的子模架,由液壓驅(qū)動裝置(或電動拖動裝置)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,可保證壓力機安全工作)。模架通過螺栓連接于壓力機上。
中頻感應(yīng)加熱爐帶翻料斗和自動上料機構(gòu),如圖6所示,專用料筐裝入坯料,放入翻料斗中,自動翻料進上料機,通過中頻感應(yīng)加熱后由滑道進入壓力機接料杯中,由接料杯翻轉(zhuǎn)到第一工位前方,由機械手夾料送入第一工位開始鍛造,然后依次進入二、三、四工位進行鍛造,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 翻料斗和自動上料機構(gòu)
冷卻及潤滑是提高模具壽命極其重要的因素,其實現(xiàn)的方式主要有以下3種:
⑴如圖7所示,獨立式冷卻潤滑裝置由坐標機械手或機器人獨立控制,在步進梁移動零件或機器人送料過程中進出模具型腔進行噴霧,噴頭可隨模具型腔形狀進行旋轉(zhuǎn)或擺動。
⑵如圖8所示,步進梁卡爪中間安裝上下噴霧冷卻潤滑裝置,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進行冷卻與潤滑,停頓時間與噴霧量均可調(diào)整,因此大大提高了模具壽命。在上下噴頭可同時安裝氣、水、潤滑劑3種不同噴嘴,通過噴霧時序可解決諸多問題。在更換可換臂時可一次性拆卸插頭。
⑶如圖9所示,對于單一品種的重點工序可采用子模架或模架上獨立固定式的冷卻潤滑裝置,但由于存在步進梁與機器人等的干涉,所以此種冷卻潤滑裝置的冷卻與潤滑效果欠佳,并且對子模架的拆卸和安裝也有所妨礙。
圖7 獨立式冷卻潤滑裝置
圖8 步進梁卡爪中間安裝上下噴霧冷卻潤滑裝置
圖9 子模架或模架上獨立固定式的冷卻潤滑裝置
相比石墨類的脫模劑,白色脫模劑在操作環(huán)境及對操作者身心健康的影響方面具有明顯的優(yōu)勢,對生產(chǎn)線的自動化裝置也沒有腐蝕。
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。良好的潤滑性大大地降低了零件打不滿及劃傷的情況,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)時模具溫度的上升,可顯著提高模具的使用壽命。
⑴中頻感應(yīng)加熱爐、步進梁和壓力機以及模架需要通訊連接,在高速生產(chǎn)零件時,如果出現(xiàn)任何差錯和故障,壓力機就會自動停止,也可人工急停,加熱的坯料會自動排出到料箱。生產(chǎn)線上的各種設(shè)備都可以在壓力機正面進行控制,操作方便。
⑵目前各設(shè)備與壓力機之間的連接方式有串聯(lián)與主控制室連接兩種。串聯(lián)方式簡單實用,主控制室連接方式比較復(fù)雜,在鍛造車間安置主控制室也不利于現(xiàn)場的管理和維護,因此建議采用串聯(lián)方式連接。
⑴模具壽命決定了自動化生產(chǎn)線的生產(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滑情況等,這些都需要在實際生產(chǎn)過程中不斷進行摸索和總結(jié)。
⑵自動化裝置的調(diào)整需要在使用過程中根據(jù)不同的情況區(qū)別對待,比如噴霧的時間、節(jié)拍和角度等。
⑶模具的安裝、維修和準備應(yīng)努力實現(xiàn)快速切換。⑷自動化裝置平時要注重維護保養(yǎng)。
大批量小型零件的鍛造,根據(jù)類型不同可選擇不同的自動化生產(chǎn)方式,我公司只是采用了其中的一種生產(chǎn)方式,每個廠家可以結(jié)合自身的特點選用不同的方式,自己的企業(yè)最適合哪種生產(chǎn)方式,這還需要經(jīng)過實踐的檢驗。希望大家在使用過程中加強交流,共同提高,推動我國鍛造行業(yè)向自動化、智能化制造邁進。