自動(dòng)線步進(jìn)梁傳件工藝研究

文/侯旭，閆東奇，李鵬鵬·一汽鍛造（吉林）有限公司

當(dāng)今，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為社會(huì)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，在工業(yè)生產(chǎn)中，采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以減少人力，還能提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品一致性。實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化已逐步成為各行業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。

近幾年一汽鍛造已新建多條自動(dòng)化生產(chǎn)線，并逐步將各類產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至自動(dòng)線生產(chǎn)。在各工位成形工藝穩(wěn)定的前提下，若想保證自動(dòng)線高效、連續(xù)生產(chǎn)，各工位間傳遞的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

下文將以履帶鏈板為例，就如何保證自動(dòng)線步進(jìn)梁穩(wěn)定傳遞壓扁類鍛件進(jìn)行簡要介紹。

傳件方式簡介

步進(jìn)梁工作原理

鍛造公司的自動(dòng)線主機(jī)工位間傳件采用的是伺服十軸步進(jìn)梁，該結(jié)構(gòu)具有同步性高、傳遞速度快，占用空間小等優(yōu)勢，通過鉗指依次將件傳遞到下一工位，直至鍛打完成。履帶鏈板所用結(jié)構(gòu)的工作原理如圖1所示。

坯料由一工位運(yùn)動(dòng)至五工位分別完成上料、壓扁、預(yù)鍛、終鍛、切沖校五個(gè)工序。當(dāng)某工位有件時(shí)，步進(jìn)梁向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，將鍛件夾住，步進(jìn)梁抬起，向右移動(dòng)至下一工位，落下并撤出，使鍛件留在下一工位上，直至全工序完成。

鉗指設(shè)計(jì)要求

該結(jié)構(gòu)中，完全依靠鉗指與鍛件接觸完成傳遞，且鍛件在傳遞過程中，噴淋機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的氣流會(huì)對鍛件進(jìn)行沖擊，設(shè)計(jì)時(shí)就需要保證鉗指既能將鍛件夾緊、夾穩(wěn)，又不會(huì)在鍛件表面壓出痕跡。

問題描述

履帶鏈板鍛件在傳遞過程中，二、五工位經(jīng)常發(fā)生掉件現(xiàn)象，不能連續(xù)生產(chǎn)，且當(dāng)有鍛件掉落時(shí)，若不能及時(shí)停止設(shè)備滑塊運(yùn)動(dòng)，將引發(fā)安全事故，存在安全隱患。針對該問題，筆者深入地展開了分析，經(jīng)過對鉗指結(jié)構(gòu)的多次改進(jìn)，不僅成功解決了掉件問題，而且總結(jié)出一套標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案，并在其他類似產(chǎn)品上成功推廣。

圖1 步進(jìn)梁、鉗指示意圖

解決過程

鍛件傳遞過程

由于履帶鏈板第五工位為切、沖、校一體的復(fù)合模，切邊后，飛邊與鍛件均留在下校正模上，鉗指無法一次將飛邊與鍛件同時(shí)夾走，故步進(jìn)梁需要兩次運(yùn)動(dòng)才能先后將鍛件與飛邊取走，即是說當(dāng)?shù)谖骞の挥绣懠r(shí)，第四工位必然無件，依此類推可知，不能保證五個(gè)工位鉗指都有件可夾，且受初期調(diào)試階段履帶鏈板鍛打節(jié)拍不穩(wěn)定影響，鉗指夾件包含但不限于以下9種情況：①第一、第三工位鉗指夾件，第五工位鉗指夾飛邊；②第二、第四工位鉗指夾件；③第三、第五工位鉗指夾件；④第一、第四工位鉗指夾件，第五工位鉗指夾飛邊；⑤第二、第五工位鉗指夾件；⑥第三工位鉗指夾件，第五工位鉗指夾飛邊；⑦第一、第四工位鉗指夾件；⑧第一、第五工位鉗指夾件；⑨第二工位鉗指夾件，第五工位鉗指夾飛邊。

初步方案

經(jīng)過仔細(xì)觀察，第二工位鉗指夾件掉落情況與第五工位鉗指夾件掉落情況亦有區(qū)別：第二工位鉗指每次都能順利夾起鍛件，但在噴淋時(shí)受氣流沖擊，鍛件晃動(dòng)，發(fā)生掉件；第五工位鉗指則經(jīng)常出現(xiàn)無法順利將鍛件夾起的情況。

根據(jù)觀察情況判斷，第二工位鉗指形狀與壓扁件兩端形狀匹配度不高，結(jié)合壓扁件兩端形狀，對第二工位鉗指豁口處進(jìn)行打磨，提高夾件穩(wěn)定性，示意圖如圖2，圖3所示。

圖4是第五工位鉗指夾件示意圖，第五工位依靠圖5中綠色曲面與鍛件接觸，將件夾起。對于出現(xiàn)的無法順利將鍛件夾起現(xiàn)象，初步判斷為鉗指長度不夠，導(dǎo)致鍛件夾不緊，故將鉗指后側(cè)增加墊片進(jìn)行調(diào)整。

更改完成后，第二工位掉件現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)，但因鉗指與紅熱鍛件接觸，且受力較大，豁口處磨損嚴(yán)重，壽命僅為1000件左右，磨損后，掉件現(xiàn)象再次出現(xiàn)。第五工位雖能將鍛件夾起，但又出現(xiàn)夾件過緊情況，部分鍛件兩端出現(xiàn)明顯壓印，鍛件偶爾因受夾取力較大而發(fā)生翹起，并掉落如圖6所示，掉件現(xiàn)象沒能徹底解決。

圖2 二鉗指夾件示意圖

圖3 二鉗指結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 第五工位鉗指夾件示意圖

圖5 第五工位鉗指結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 鍛件翹起示意圖

根本原因

從第五工位鉗指新出現(xiàn)的夾件過緊狀況入手分析，之前出現(xiàn)的無法將鍛件夾起現(xiàn)象，并非由鉗指長度不足造成。由于鍛件外形通過模具型腔保證，具有良好的一致性，那么問題只能是由于步進(jìn)梁每次運(yùn)動(dòng)的距離不一致造成。然而，其他品種在生產(chǎn)過程中同樣使用步進(jìn)梁對鍛件進(jìn)行夾取，卻未出現(xiàn)類似情況。

再次對鍛件傳遞過程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，第五工位掉件只在⑤、⑧兩種情況下發(fā)生，即是說，只有第一或第二工位夾件時(shí)，第五工位才會(huì)發(fā)生掉件現(xiàn)象，這就說明第一或第二工位夾件會(huì)影響步進(jìn)梁的運(yùn)動(dòng)，變差為下料公差。履帶鏈板下料公差為+2/-1，當(dāng)坯料長度尺寸為正公差時(shí)，步進(jìn)梁無法運(yùn)動(dòng)到預(yù)設(shè)位置，第五工位鍛件便發(fā)生掉落。第二工位鉗指夾件情況與第一工位鉗指夾件情況相同，因履帶鏈板壓扁模為開放式結(jié)構(gòu)，即壓扁模無型腔結(jié)構(gòu)，壓扁時(shí)金屬流動(dòng)不受限制，故壓扁后鍛件的長度與坯料長度具有相關(guān)性。

這也就很好地解釋了為何第三、第四工位無掉件現(xiàn)象發(fā)生。第三、第四工位均采用托飛邊方式將鍛件抬起，坯料長度的偏差對飛邊大小的影響不大。這種形式不僅傳遞時(shí)穩(wěn)定性高，而且鉗指幾乎不會(huì)磨損。

其他品種生產(chǎn)時(shí)無掉件現(xiàn)象的原因亦是如此，齒輪類鍛件采用鐓粗工藝，傳遞時(shí)鉗指始終保持徑向夾取，不受長度偏差影響，故無掉件現(xiàn)象。而連桿類鍛件的坯料雖也沿軸向夾取，但壓扁時(shí)則具有型腔結(jié)構(gòu)，有飛邊產(chǎn)生，每一工位都可通過托飛邊完成鍛件傳遞，且切、沖、校分為三個(gè)工序，切邊后鍛件直接落入傳送帶，傳至另一設(shè)備進(jìn)行校正，不涉及切邊后鍛件的夾取。故坯料長度偏差不會(huì)對夾取造成影響。

最終方案

以第三、第四工位傳遞原理為參考，對第二、第五鉗指（圖7、圖8）改為托件結(jié)構(gòu)。其中，第二工位鉗指主要對豁口形狀進(jìn)行了更改，使壓扁后鍛件端頭部分能進(jìn)入豁口中，隨步進(jìn)梁上移，鍛件即被抬起；第五工位鉗指亦同理，為保證圖8中黃色曲面與鍛件接觸，對校正模結(jié)構(gòu)做了瘦身（圖9中綠色區(qū)域），以確保校正模外輪廓小于鍛件外輪廓。更改后，鉗指先與校正模接觸，隨步進(jìn)梁上移，將鍛件抬起。

為徹底解決步進(jìn)梁不能運(yùn)動(dòng)至預(yù)設(shè)位置的問題，將第一工位鉗指也改為托件結(jié)構(gòu)，即將原夾件螺釘減短，只起限位作用，通過圖10中綠色區(qū)域托起坯料。

效果驗(yàn)證

圖7 第二工位鉗指更改結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 第五工位鉗指更改結(jié)構(gòu)示意圖

圖9 校正模更改結(jié)構(gòu)示意圖

圖10 第一工位鉗指更改結(jié)構(gòu)示意圖

經(jīng)過以上方案的實(shí)施，履帶鏈板掉件現(xiàn)象徹底解決，可連續(xù)生產(chǎn)，班產(chǎn)高達(dá)1300余件，且鉗指壽命突破萬件。目前該設(shè)計(jì)理念已成功應(yīng)用至其他開放式壓扁及具有復(fù)合模結(jié)構(gòu)的鍛件中，保證了自動(dòng)線高效、連續(xù)的生產(chǎn)。

結(jié)束語

本文重點(diǎn)介紹了自動(dòng)線在使用步進(jìn)梁傳遞壓扁類鍛件時(shí)出現(xiàn)的掉件現(xiàn)象及改進(jìn)方案，并總結(jié)出開放式壓扁及具有復(fù)合模結(jié)構(gòu)鍛件的鉗指設(shè)計(jì)理念。希望通過本文的闡述能夠使鍛造行業(yè)同仁深入了解步進(jìn)梁傳件原理，共同進(jìn)步。