文／王明濤·北京易工自動化技術(shù)有限公司

20 世紀70 年代第一條全自動化鍛造生產(chǎn)線自國外引入后，經(jīng)過50 多年的發(fā)展，我國鍛造裝備行業(yè)得到了巨大的進步，國產(chǎn)鍛造主機及上下游配套設(shè)備廠家為全世界規(guī)模之最，在設(shè)備品質(zhì)方面也獲得了較高的發(fā)展與進步。但由于我國鍛造裝備行業(yè)起步較晚，且長期受到國外先進技術(shù)的封鎖，距德日美意等老牌工業(yè)強國尚有一定的差距。主要體現(xiàn)在設(shè)備關(guān)鍵零部件材料及加工技術(shù)、動力驅(qū)動及傳動技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)以及精細化設(shè)計理念等方面。

自動化生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀和瓶頸

就鍛造自動化生產(chǎn)線而言，國內(nèi)尚未真正形成以主機設(shè)備為核心的完整而全面的系統(tǒng)技術(shù)。鍛造裝備產(chǎn)業(yè)由于處于產(chǎn)業(yè)鏈底層，市場水平有限，國家科研投入市場化反映程度低，對于設(shè)備用戶而言全自動化鍛造生產(chǎn)線一次性投資較大，于是形成了大多數(shù)生產(chǎn)線工藝設(shè)備離散式生產(chǎn)交付，由部分有一定經(jīng)驗的自動化團隊或者廠商提供組線聯(lián)機服務(wù)的實際狀況。

但由于鍛造熱加工所涉及的批量性和品種性特點，以及涉及到模具、溫度、材料、節(jié)拍效率等諸多不確定性因素的影響，很多自動化生產(chǎn)線只能形成局部自動化或者半自動化生產(chǎn)的特殊工況形態(tài)。

自動噴淋潤滑存在的問題

在所有影響鍛造全自動化不確定工藝因素里面，模具的溫度控制和模具潤滑是最難以實現(xiàn)和把握的核心因素。體現(xiàn)在鋼鍛件和鋁合金鍛件、高溫合金鍛件中對于模具的溫度控制和潤滑性有著較高的要求，直接影響到金屬流動是否合理而造成產(chǎn)品是否合格。尤其是鍛打溫度較窄的鋁合金鍛造，這一點更為重要。

對于自動化生產(chǎn)線而言，合理的噴淋設(shè)備的選擇決定了能否讓整個鍛造生產(chǎn)線是否連貫的無障礙的生產(chǎn)，整個指標體現(xiàn)在噴淋的霧化是否充分，噴淋是否均勻，以及噴涂量是否合適。如果選擇不合理，很容易潤滑不均勻造成模具粘料或者產(chǎn)品缺肉、飛邊不合理等。

我公司長期以來針對用戶，尤其是具有進口中大型模鍛設(shè)備的噴淋潤滑設(shè)備的用戶做了調(diào)研。我司調(diào)研的幾家德國和法國等進口噴淋潤滑設(shè)備，這些廠家并非專門從事鍛造領(lǐng)域的噴淋潤滑的廠家，而是自動化公司針對項目做的非標設(shè)計，故此在設(shè)計過程中很多并沒有考慮現(xiàn)場工況以及后續(xù)使用出現(xiàn)的問題：

⑴進口噴淋潤滑成套設(shè)備價格昂貴，且使用成本高；

⑵過分大流量，造成管路和噴灑出來的石墨使用量極大，浪費嚴重；

⑶有仿形3D 打印噴嘴，流道混亂，噴淋不均勻，造成積液和浪費；

⑷霧化主要靠噴頭處的氣液混合，不僅流量不易控制，造成滴漏現(xiàn)象，若久不用極容易造成堵塞。

另外，我們也統(tǒng)計了在其他類型生產(chǎn)線的自動噴淋潤滑中常見的問題：

⑴噴淋潤滑不均勻，模腔局部噴灑量不夠，造成鍛件粘膜，降低模具壽命；

⑵型腔死角位置容易出現(xiàn)水基石墨的淤積，造成鍛件打不滿；

⑶石墨乳自動配比不準確，穩(wěn)定性差，造成誤操作和生產(chǎn)線長時間停機；

⑷管路和噴嘴容易堵塞，造成自動化生產(chǎn)線無法正常運轉(zhuǎn)；

⑸噴嘴適應(yīng)性差，無法實現(xiàn)根據(jù)型腔做最優(yōu)化噴頭設(shè)計，造成該噴的地方噴不到，不該噴的地方噴的多，影響節(jié)拍和產(chǎn)品質(zhì)量；

⑹霧化效果較差，噴嘴臨界點為水柱，不僅浪費，還容易造成積液，模具周圍環(huán)境惡劣；

⑺噴淋不均勻和流量不穩(wěn)定造成模具冷卻效果差(鋼鍛件顯著)或者模具降溫過快(鋁合金鍛造顯著)，冷卻差容易造成模具快速脹大變形，模具降溫過快則造成模具收縮，均會產(chǎn)生不良品甚至廢品。

自動噴淋潤滑解決方案

針對以上問題，我公司對應(yīng)性地研發(fā)和設(shè)計了多種解決方案：

⑴高壓霧化器成套裝置系統(tǒng)，實現(xiàn)了噴淋到模具型腔的為均勻的霧化液，而非水流；

⑵霧化效果佳，噴淋到型腔的石墨可以在正常模具溫度下迅速蒸發(fā)，不僅可以迅速帶走熱量，而且不會造成積液，對模具及壓機周邊環(huán)境影響做到最小；

⑶前置霧化(潤滑液通過控制系統(tǒng)進入霧化器，潤滑液在霧化器高壓霧化后再通過管路在噴頭均勻噴出)，且管路封閉，確保噴頭和管路不會出現(xiàn)堵塞；

⑷復(fù)合多功能仿形噴頭，對于模具有更強的適應(yīng)性，可實現(xiàn)噴頭系統(tǒng)的快速更換。同時仿形噴頭，針對模具設(shè)計噴淋點位，使模具溫度有效得到保持；

⑸我司研發(fā)的全自動配比裝置，可以實現(xiàn)配比精確度在±5%以內(nèi)，而且聯(lián)機使用穩(wěn)定性高；

⑹人機交互界面可實現(xiàn)多模式、多參數(shù)、多配方輸入設(shè)置，滿足多品種的柔性定制化需求。

噴淋設(shè)備選型建議

我司自2014 年以來，長期專注于鍛造模具自動潤滑工藝和設(shè)備的研究，針對各類型的鍛造設(shè)備、各種類型的鍛造材料和產(chǎn)品，系統(tǒng)地為客戶提供了整套的有針對性的噴淋潤滑設(shè)備和解決方案。主要可分為六軸關(guān)節(jié)機器人式噴淋系統(tǒng)設(shè)備、伺服機械臂式噴淋系統(tǒng)設(shè)備、步進梁式噴淋潤滑系統(tǒng)設(shè)備、立式坐標式噴淋系統(tǒng)設(shè)備、桁架機械臂式噴淋系統(tǒng)設(shè)備、固定噴淋式系統(tǒng)設(shè)備等五大類。

按鍛造設(shè)備分類的噴淋設(shè)備選型建議

⑴適合大型模鍛壓力機(多工位)的噴淋設(shè)備選型建議見表1，設(shè)備見圖1。

圖1 大型關(guān)節(jié)機器人式噴淋潤滑系統(tǒng)設(shè)備

表1 適合大型模鍛壓力機噴淋設(shè)備的選型建議

⑵適合中小型熱模鍛/機械壓力機(單工位/多工位)的噴淋設(shè)備選型建議見表2，設(shè)備見圖2。

表2 適合中小型熱模鍛/機械壓力機的噴淋設(shè)備選型建議

圖2 中型關(guān)節(jié)機器人噴淋潤滑系統(tǒng)設(shè)備

⑶適合中小型螺旋壓力機/摩擦壓力機(單工位/多工位)的噴淋設(shè)備選型建議見表3，設(shè)備見圖3。

表3 適合中小型螺旋壓力機/摩擦壓力機的噴淋設(shè)備選型建議

圖3 小型氣動噴淋潤滑機械臂

⑷適合模鍛錘/立式拉伸油壓機/臥式多向油壓機/多工位步進梁鍛造壓機的噴淋設(shè)備選型建議見表4，設(shè)備見圖4 ～圖6。

圖4 立式擠壓坐標噴淋潤滑成套設(shè)備

圖5 龍門雙臂桁架噴淋潤滑設(shè)備

圖6 步進梁噴淋潤滑系統(tǒng)

表4 適合模鍛錘/立式拉伸油壓機/臥式多向油壓機/多工位步進梁鍛造壓機的噴淋設(shè)備選型建議

按鍛造材料分類的噴淋設(shè)備選型建議

⑴適合模鍛錘/立式拉伸油壓機/臥式多向油壓機/多工位步進梁鍛造壓機的噴淋設(shè)備選型建議見表5，設(shè)備見圖7。

圖7 伺服噴淋潤滑成套設(shè)備-鋁合金

表5 適合鋁合金鍛造的噴淋設(shè)備選型建議

⑵適合鋼鍛件鍛造的噴淋設(shè)備選型建議見表6。

表6 適合鋼鍛件鍛造的噴淋設(shè)備選型建議

⑶適合高溫合金鍛件鍛造的噴淋設(shè)備選型建議見表7。

表7 適合高溫合金鍛件鍛造的噴淋設(shè)備選型建議

結(jié)束語

自動噴淋潤滑工藝為自動化鍛造生產(chǎn)線的重要組成，相比較搬運及其他機械中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)和監(jiān)測環(huán)節(jié)而言，具有更多不確定性和復(fù)雜性，往往因為噴淋環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)而造成半人工生產(chǎn)的尷尬現(xiàn)狀，希望通過以上介紹能給廣大的鍛造企業(yè)帶來良好的借鑒。