孫辰坤 李丹鴻 李中成 陳相杰 郭長(zhǎng)春

摘 要：為提高鍛造生產(chǎn)效率，本文以齒輪毛坯為例，依據(jù)其四工位成型工序，對(duì)鍛造生產(chǎn)步進(jìn)梁自動(dòng)送料系統(tǒng)深入研究。介紹多工位步進(jìn)梁送料系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程，分析整體式結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)部件及控制方案的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)了步進(jìn)梁機(jī)械手，利用伺服驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)電氣控制進(jìn)行多工位送料，取代效率較低的人工送料，極大提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：齒輪毛坯；多工位自動(dòng)送料；鍛造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.009

0 引言

傳統(tǒng)的鍛造生產(chǎn)由人工送料，依靠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的定位塊，以及工人師傅的經(jīng)驗(yàn)對(duì)材料進(jìn)行定位，定位不夠精確，生產(chǎn)效率極低，且?guī)?lái)較多的勞動(dòng)力負(fù)擔(dān)。隨著技術(shù)的不斷革新，可編程控制器（PLC）逐漸應(yīng)用，PLC編程簡(jiǎn)單，便于技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行操作，運(yùn)行過(guò)程更為平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，不易受外界因素的干擾，大大提高了生產(chǎn)效率，基于PLC技術(shù)的熱模鍛壓力機(jī)步進(jìn)梁式多工位伺服自動(dòng)送料系統(tǒng)逐漸應(yīng)用到鍛造生產(chǎn)中。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

四工位步進(jìn)梁式機(jī)械手由橫梁、縱梁、末端執(zhí)行器、傳感器、驅(qū)動(dòng)箱以及驅(qū)動(dòng)元件組成。因?yàn)椴竭M(jìn)梁的安裝精度直接影響機(jī)械手的工作精度，因此針對(duì)機(jī)械手的工作特點(diǎn)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的步進(jìn)式送料運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。步進(jìn)梁的伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括固定在右側(cè)的傳送桿端部的送進(jìn)伺服電機(jī)，而送進(jìn)伺服電機(jī)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與控制裝置相連。

齒輪毛坯鍛造基本工藝如下：首先將初始棒料加熱至預(yù)鍛溫度，再把傳動(dòng)帶送入主機(jī)與步進(jìn)梁配合，最后將成品通過(guò)輸送帶傳動(dòng)到物料箱，具體如圖2所示。

2 機(jī)械手設(shè)計(jì)

壓力機(jī)多工位步進(jìn)梁伺服自動(dòng)系統(tǒng)可以在X、Y、Z三個(gè)方向上，實(shí)現(xiàn)與壓機(jī)動(dòng)作節(jié)拍一致的夾持、上升、前進(jìn)、下降、釋放、后退、夾持的循環(huán)動(dòng)作，因此，其可以應(yīng)用于許多工位，例如儲(chǔ)料位、鐓粗位、成型位、切底位、出料位等多個(gè)工位上，將工件定距、步進(jìn)傳送。

三坐標(biāo)工件傳送系統(tǒng)大致可分為兩類(lèi)：機(jī)械式工件傳送系統(tǒng)、電子式工件傳送系統(tǒng)[1]。機(jī)械式工件傳送系統(tǒng)傳動(dòng)軸通過(guò)鏈輪與壓機(jī)曲柄軸連接而同步轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)軸通過(guò)凸輪將曲柄的旋轉(zhuǎn)周期分配給X向移動(dòng)部、Z向升降部、Y向夾持部，實(shí)現(xiàn)了夾持、上升、前進(jìn)、下降、釋放、后退的操作周期，并將工件傳送到下一個(gè)工位，即實(shí)現(xiàn)送料的自動(dòng)化，也就實(shí)現(xiàn)了三工位壓力機(jī)工作的自動(dòng)化。電子式工件傳送系統(tǒng)以伺服電機(jī)為動(dòng)力輸出裝置，在PLC控制下工作。動(dòng)作的協(xié)調(diào)由壓機(jī)和控制器之間所交換的電子信號(hào)來(lái)控制。運(yùn)動(dòng)軌跡由PLC程序控制，可以適應(yīng)不同的模具間距。與機(jī)械式相比，具有可調(diào)性。所以本文利用的是電子式工件傳送系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行編程。

根據(jù)步進(jìn)梁機(jī)械手[2]的運(yùn)動(dòng)情況，將四工位步進(jìn)梁式機(jī)械手設(shè)計(jì)成落地式結(jié)構(gòu)。其運(yùn)動(dòng)是通過(guò)伺服控制系統(tǒng)、主機(jī)提供能源從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。設(shè)計(jì)的四工位步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)俯視圖如圖3所示。

3 結(jié)論

步進(jìn)梁式機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡由PLC程序控制，可以適應(yīng)不同的模具間距，機(jī)械手可以準(zhǔn)確快速地傳輸各工位的工件，具有可調(diào)性，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，提高生產(chǎn)效率。且設(shè)備剛性較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用過(guò)程中維護(hù)十分方便，并且故障率低，一定程度上減少了維護(hù)等方面的成本，對(duì)機(jī)械化生產(chǎn)是十分有利的。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡建國(guó).多工位傳遞模伺服送料機(jī)械手的研制[J].鍛壓技術(shù)，2012，37（05）：102-104.

[2]馬偉杰.實(shí)心階梯軸多工位冷精鍛自動(dòng)化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)，2009.