鍛造自動(dòng)化對(duì)工藝和壓力機(jī)的技術(shù)要求（下）

文/徐祥龍·中國鍛壓協(xié)會(huì)頭腦風(fēng)暴專家?guī)炖錅鼐懡M首席專家

鍛造自動(dòng)化對(duì)工藝和壓力機(jī)的技術(shù)要求（下）

文/徐祥龍·中國鍛壓協(xié)會(huì)頭腦風(fēng)暴專家?guī)炖錅鼐懡M首席專家

《鍛造自動(dòng)化對(duì)工藝和壓力機(jī)的技術(shù)要求（中）》見《鍛造與沖壓》2017年第3期

③自動(dòng)化鍛造對(duì)滑塊頂出的要求。

壓力機(jī)滑塊頂出機(jī)構(gòu)又稱為打料機(jī)構(gòu)，其功能是將粘在上模的鍛件脫離模具。因此，滑塊打料大都利用頂出橫梁退料，這種打料模式稱為回程打料或上死點(diǎn)頂出。

但是在自動(dòng)化鍛造壓力機(jī)上，為保證自動(dòng)化持續(xù)進(jìn)行，坯料必須在每個(gè)成形工序中可靠地留在下模內(nèi)（指立式鍛造壓力機(jī)），并在工作臺(tái)頂出裝置驅(qū)動(dòng)下被平穩(wěn)頂出下模，保持并直到被步進(jìn)梁夾鉗或機(jī)器人的機(jī)械手夾持傳送到下一工位。

所以，滑塊的上死點(diǎn)頂出對(duì)多工位自動(dòng)化鍛造基本上沒有用途。

④滑塊的下死點(diǎn)頂出。

在多工位自動(dòng)壓力機(jī)上廣泛使用的是滑塊下死點(diǎn)頂出裝置。它的作用是在滑塊剛開始回程時(shí)就將坯料推離上模，并在滑塊回程的一段行程（下死點(diǎn)前80～120mm）中將坯料“按住”在下模內(nèi)。這樣一來，原來在自動(dòng)化生產(chǎn)中令人傷透腦筋的“跳料”問題被得到可靠的遏制。

圖14 典型的滑塊下死點(diǎn)頂出裝置圖

如圖14所示為典型的滑塊下死點(diǎn)頂出機(jī)構(gòu)，這是一種液壓彈性頂出裝置，頂出力不大，20MN的5工位溫鍛壓力機(jī)，滑塊上每個(gè)工位的頂出力只有100kN，但頂出行程達(dá)到100mm，足以將可能發(fā)生“跳料”的坯料及時(shí)“按緊”在凹模腔里。

在滑塊回程離開下死點(diǎn)100mm左右時(shí)，工作臺(tái)頂出裝置有可能已經(jīng)開始驅(qū)動(dòng)，這時(shí)候如果滑塊回程不及，有可能會(huì)發(fā)生剛性撞擊。所以，滑塊下死點(diǎn)頂出結(jié)構(gòu)大都是具有緩沖的彈性頂出裝置。圖14介紹的是帶有蓄能器的液壓頂出裝置，圖15所示為用氮?dú)鈴椈沙洚?dāng)滑塊頂出元件圖示。

除彈性頂出裝置外，機(jī)械式鍛造壓力機(jī)也有用剛性頂出機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滑塊的下死點(diǎn)頂出的。滑塊剛性下死點(diǎn)頂出機(jī)構(gòu)復(fù)雜，在滑塊里布置困難。但使用耐久可靠，不易發(fā)生故障。

⑤多工位液壓冷鍛壓力機(jī)的滑塊下死點(diǎn)頂出。

多工位長行程液壓機(jī)十分適合于軸類鍛件的冷鍛成形生產(chǎn)。圖16所示為上下基本對(duì)稱的長軸冷鍛成形，兩端基本對(duì)稱。在冷鍛成形生產(chǎn)時(shí)，上、下模與鍛件間的摩擦力差不多。滑塊回程時(shí)，鍛件有時(shí)留在下模，有時(shí)粘在上模。為從上模卸下鍛件，必須使用設(shè)有滑塊頂出裝置的液壓機(jī)。

圖15 用氮?dú)鈴椈沙洚?dāng)滑塊頂出元件圖示

圖16 上下基本對(duì)稱的長軸冷鍛成形

但通用液壓機(jī)大多沒有滑塊頂出機(jī)構(gòu)。有的冷鍛液壓機(jī)在滑塊的活塞桿里內(nèi)置了頂出油缸，但受活塞尺寸限制，頂出油缸直徑不能太大，因此滑塊頂出力較小，有時(shí)不足以將留在上模的工件頂出來。

假設(shè)我們對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，使滑塊頂出油缸與回程油缸同時(shí)接通，鍛件在滑塊回程力作用下，上下模同時(shí)對(duì)工件施加拉力。由于工件基本對(duì)稱，因此上下模對(duì)工件摩擦力基本相同，這時(shí)，滑塊頂出活塞只要施加不大的頂出力，就足以將對(duì)稱軸留在下模。

滑塊頂出油缸雖然可以與回程油缸同時(shí)工作，但液壓機(jī)回程時(shí)載荷很輕，液壓系統(tǒng)壓力不足以升高到滑塊頂出油缸正常工作的壓力。因此，普通液壓機(jī)在回程時(shí)不一定能確保將工件“按住”在下模，也很難利用滑塊頂出機(jī)構(gòu)來遏制“跳料”。

重慶江東機(jī)械公司為了滿足我公司提出的下死點(diǎn)頂出要求，在16MN—4工位液壓冷鍛壓力機(jī)上新設(shè)計(jì)了電氣—液壓控制回路，在滑塊回程時(shí)，液壓系統(tǒng)分隔出2臺(tái)油泵組成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的分系統(tǒng)，專門用于對(duì)滑塊頂出油缸供油。通過系統(tǒng)隔離，主系統(tǒng)和滑塊頂出系統(tǒng)的油壓互不影響，有效實(shí)現(xiàn)了滑塊下死點(diǎn)頂出功能，使對(duì)稱軸的多工位冷鍛成形能夠可靠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

國外的多工位冷鍛液壓機(jī)，液壓系統(tǒng)一般為2～4臺(tái)大功率油泵，因此不大可能在回程時(shí)分出一個(gè)滑塊頂出系統(tǒng)來。在這種場合下，采用蓄器隔離供油的方法，實(shí)現(xiàn)滑塊下死點(diǎn)頂出功能。因此，可以用機(jī)器人或步進(jìn)梁實(shí)施自動(dòng)化生產(chǎn)，而無需擔(dān)心工件粘留上模而使自動(dòng)化生產(chǎn)失敗。

鍛壓自動(dòng)化對(duì)成形模具的技術(shù)要求

有了鍛造壓力機(jī)的滑塊下死點(diǎn)頂出機(jī)構(gòu)，還需要對(duì)鍛造模具作出專門設(shè)計(jì)，使之具有下死點(diǎn)頂出功能，即在鍛造壓力機(jī)偏心軸轉(zhuǎn)離下死點(diǎn)時(shí)，將坯料或鍛件推離上模腔，并在滑塊從下死點(diǎn)上升的有限距離(例如：100mm）內(nèi)，將坯料或鍛件“按”在下模腔內(nèi)，保持穩(wěn)定，使步進(jìn)梁或機(jī)器人的夾鉗能有充分的機(jī)會(huì)完成正確的夾持和送進(jìn)。

(1）從臥式冷鐓機(jī)移植過來的彈性頂銷技術(shù)。

臥式冷鐓機(jī)是一種高度自動(dòng)化的鍛造設(shè)備，臥式冷鐓機(jī)的模具和坯料是橫置的，在臥式鍛造機(jī)設(shè)計(jì)中，坯料在送料夾鉗松開前，是由沖頭和凹模中的彈性頂銷來前后夾緊的，這種夾緊一直維持到下一工序的送料夾鉗將坯料夾住為止。

圖17所示為立式自動(dòng)化鍛造壓力機(jī)上的鐓粗模組。這個(gè)模組移植了臥式冷鐓機(jī)的沖頭內(nèi)置彈性頂銷的坯料控制技術(shù)。由于立式機(jī)組上的坯料或鍛件有重力的約束，彈性頂銷對(duì)坯料的彈壓過程并不需要全行程控制，而是只要保證將坯料留在下模，并有效遏制“跳料”現(xiàn)象即可。

(2）應(yīng)用卸料器的滑塊下死點(diǎn)頂出裝置。

圖18所示為等速萬向節(jié)殼體溫鍛的反擠壓工序，應(yīng)用卸料器來實(shí)現(xiàn)滑塊下死點(diǎn)頂出的案例。

在等速萬向節(jié)溫鍛反擠壓成形時(shí)，由于凹模與坯料的接觸面積大于沖頭的接觸面積，一般情況下坯料會(huì)留在下模內(nèi)。但由于潤滑和其他原因，坯料不時(shí)會(huì)粘連在沖頭上被帶離凹模，這將使自動(dòng)化鍛造節(jié)拍中止，有時(shí)還會(huì)引起意外事故。

在反擠壓沖頭上套上一個(gè)卸料環(huán)能可靠地將坯料推離沖頭，并在一定時(shí)間內(nèi)將坯料“按住”在凹模中。這個(gè)卸料器同時(shí)還兼有沖頭的噴霧冷卻、潤滑作用。

圖17 立式自動(dòng)化鍛造壓力機(jī)上的鐓粗模組

圖18 等速萬向節(jié)殼體溫鍛的反擠壓工序

結(jié)論

(1）自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)不是步進(jìn)梁裝到多工位壓力機(jī)上立刻就可以正常實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；

(2）自動(dòng)化鍛造的持續(xù)順利進(jìn)行，與鍛造工藝的適應(yīng)性改進(jìn)分不開；

(3）自動(dòng)化鍛造的正常化，與鍛造壓力機(jī)的退料頂出系統(tǒng)關(guān)系極大。