半軸預鐓擺輾成形生產線改造探討

文／尋寶明·徐州開元世紀重型鍛壓有限公司

半軸預鐓擺輾成形生產線改造探討

文／尋寶明·徐州開元世紀重型鍛壓有限公司

相對于現在熱門的“工業4.0”，國內的汽車半軸生產的發展腳步顯然慢了一拍。大部分企業仍在努力奔向包含了信息化和自動化的“工業3.0”時代。這對于生產總量巨大的國內半軸生產企業來說是使產品成本降低、質量提升的一個契機；同時也對設備生產企業提出了更高的要求，是一場不小考驗。

目前國內汽車半軸生產工藝多種多樣，很多半軸制造商面臨著材料價格不斷上漲、人員費用增加、能源費用增加、環保要求越來越嚴、市場競爭劇烈等客觀因素的困擾。半軸生產是批量生產，人員費用降低、生產效率提高和產品質量提高是半軸制造商不斷追求的目標，采用新設備和新工藝是達成這些目標的有效途徑。

半軸自動化生產線設備構成

一些企業瞄準了半軸自動化生產線。由于半軸的生產工藝具有多工序性和復雜性，大部分企業的半軸自動化生產線都是從棒料加熱至擺輾成形，而將前期的下料和擺輾成形后期的多道加工工序排除在外。

下面就半軸預鐓擺輾成形這一單元的自動化生產改造進行探討，半軸預鐓擺輾成形單元的自動化生產線的設備組成如圖1所示。

圖1 半軸預鐓擺輾成形自動化生產線的設備組成

圖1中所示生產線各部分說明如下：⑴坯料為根據零件尺寸，已經下好的棒料；⑵中頻加熱爐對預鐓前的棒料進行加熱，加熱溫度約1100℃；⑶快速預鐓機的生產節拍與擺輾機保持一致，預鐓壓下速度為75mm/s。預鐓速度的提高一方面提高了生產效率，另一方面避免了棒料的二次加熱，可直接進行下面的擺輾工序。尤其在生產比較長的半軸時，更應采用臥式快速預鐓機；⑷采用臥式全液壓擺輾機對預鐓好的棒料進行柔性擺輾成形，擺輾進給速度和擺輾旋轉速度無級可調，適應性好；⑸自動化生產線的各工序間采用機械手進行銜接，完成上料、下料和碼垛等工序。

生產線改造

設備的改造

傳統的半軸預鐓擺輾成形生產線設備由2臺中頻爐、2臺預鐓機和1臺擺輾機組成，每臺設備都是獨立的；改造后的半軸預鐓擺輾成形生產線設備由1臺中頻爐、1臺預鐓機、4臺機械手和1臺擺輾機組成，所有設備為全自動，在生產節拍上為閉環控制，實現半軸生產的全自動。

操作人員的配備

一條傳統的半軸預鐓擺輾成形生產線需要配備操作人員4～6人，并且操作人員的勞動強度非常大，需要操作人員具有較高的預鐓擺輾方面的知識，而目前社會上能夠滿足條件的操作人員少之又少；改造后的半軸預鐓擺輾成形生產線不需要操作人員。

控制系統的改造

控制系統是改造后的半軸預鐓擺輾成形生產線的核心。該核心有一個總的控制單元，控制單元把信號發送給每臺設備的單獨控制系統，單獨控制系統控制著設備完成一個動作循環并把信號反饋給總控制單元。每臺設備所有的硬件都必須滿足控制系統要求的所有指標，對設備的硬件提出了更高的要求。

投入與產出分析

以一條φ40mm的半軸預鐓擺輾成形生產線為例，目前國內市場上存在較多的半軸預鐓擺輾成形生產線，主要生產流程為棒料下料→棒料加熱→一次預鐓成形→二次預鐓成形→工件補溫→擺輾成形。改造后的半軸預鐓擺輾成形生產線的生產流程為棒料下料→棒料加熱→一次預鐓成形→擺輾成形。改造前后的半軸預鐓擺輾成形生產線投入對比見表1。

表1 半軸預鐓擺輾成形生產線改造前后投入對比

傳統的半軸預鐓擺輾成形生產線約生產半軸50萬件/年，改造后的半軸預鐓擺輾成形生產線約生產半軸150萬件/年，是傳統工藝的3倍。據此，對生產過程中的能量消耗分析如下：

⑴改造后的半軸預鐓擺輾成形生產線較傳統生產線少了1臺功率為44kW預鐓機，按照8h/天的生產運行時間、用電價格為1.05元/度計算，改造后的自動化生產線與改造前相比節約設備運行費用約13.5萬元/年。

⑵每件半軸的加熱重量約為6kg、加熱費用約為0.4元/kg，即每件半軸加熱的費用約為2.4元。傳統工藝擺輾成形前需要二次補溫，補溫需要的費用約為1.2元/件，僅以50萬件計算，改造后的自動化生產線與改造前相比節約補溫費用約60萬元/年。

由以上投入與產出分析可知，改造后的半軸預鐓擺輾成形生產線在設備運行及耗能費用方面要顯著低于傳統的生產線，改造的投入成本可在較短時間得到回收。且通過生產線改造，生產效率提高約3倍，產量提高，將給企業帶來更多經濟效益。

結束語

綜上所述，國內的半軸生產工藝和生產裝備有很大改進的空間，中國制造企業應以“中國制造2025”為導向，認清現實，加快企業轉型升級的步伐，或許可以更快的實現“中國制造”向“中國智造”的轉變。