鍛造自動化生產線工藝問題與對策研究

摘 要： 隨著科技的不斷進步，自動化技術在生產企業的應用有效節約了人力勞動成本，提高了生產效率和質量。文章以某精密鍛造有限公司鍛造自動化生產線項目為例，對項目中存在的加工效率低與黏膜問題進行了分析，并提出了相應的優化改進對策，以期為相關行業工作者提供些許參考。

關鍵詞： 鍛造工藝;自動化生產線;問題;優化對策

一、 引言

鍛造自動化生產通過機械設備代替人工，有效解決了鍛造企業招工難的問題，為鍛造企業的快速發展提供了有力支持。但是因為不同鍛造企業的產品、工藝以及自動化裝備等都存在較大差異，所以在實際鍛造自動化生產線實施過程中，仍然會存在效率低、產品黏膜等問題。只有針對具體問題深入分析，采取有效措施加以改善，才能突破現有行業發展瓶頸。

二、項目概況

某精密鍛造有限公司鍛造自動化生產線項目，共包含兩條自動化鍛造產線，其加工環節相對復雜，包括中頻爐加熱、自動墩粗、自動清洗機、自動定位、機器人搬運、自動潤滑冷卻、自動訂料等多個生產環節。項目均采用自動化控制技術進行加工和處理，配套機器人一共有8個，項目總投資大概在三百萬左右。

（一）鍛造自動化生產線加工效率較低

在項目中我們首先遇到的一個問題是效率問題，在該問題上經過多次調試試驗，無論是測試階段還是實際運行階段，自動化加工產線的節拍始終無法達到預期設定值，甚至部分機器作業速度低于人工作業速度，導致自動化生產線的優勢無法得到充分發揮。

為了進一步明確造成該類問題的原因，工藝人員和技術人員進行了會議研究，經過討論后，確定該自動化鍛造生產線的加工工藝上基本沒有問題，只有采取當前工藝才能滿足產品質量要求。因此要想提升工藝效率，只能從兩方面入手，一方面是改進設備機器，另一方面是優化作業流程，而該項目中所采用的機械設備結構可調整性不強，基本上也沒有很大的優化空間。最后經過電氣工程師和編程技術人員討論，發現該項目每條鍛造自動化生產線的四個機器人中第一個機器人的操作速度存在過快現象，這就導致后面的機器人操作頻率無法與其匹配，中間存在較大的工藝偏差，所以整體的鍛造效率無法得到可靠保障。該項目中第一個機器人的工作內容主要是執行墩粗工藝操作，具體的流程如下：機器人抓到產品后，將其放到沖床里面，然后松開回到原位，車床內的產品經過一次鍛造之后，機器人再進去將鍛造好的產品夾出來放到下一個工位繼續加工。這個流程并不存在問題，但是如果與人工操作模式進行對比即可發現，人為在切換工段的時候，會提前進行主觀預判，從而實現兩道工序之間的無縫對接，而機器人操作是通過程序指令執行操作，每一個步驟都是按部就班的，所以中間就會累積一些工段銜接的時間差。

機器人由程序控制逐步操作的屬性是無法改變的，所以要進行優化，可以考慮是否能夠對部分流程進行簡化，省略不必要的步驟，從而提高機器人操作效率。比如在原有機器人操作流程當中，機器人要重復從沖床中抓取鍛打產品，兩個動作來回必然會造成時間浪費，而如果在機器人第一次將產品送入沖床時，抓手直接在原地等待，等到鍛造完成后直接抓取出來，這樣就會省去中間往返的時間。機器人的存在實際上與鍛造沖床工位并無沖突，所以這種優化思路理論上具有可行性。該項目經過機械工程師和編程人員的反復現場測繪模擬，也充分證實了這種優化方法是可以實現的，最后經過對機器人操作動作的改變以及對模具配套工藝的微調，鍛造生產線節拍加快了三分之一，效果十分顯著。

（二）鍛造自動化生產線粘膜問題突出

除了鍛造效率低下問題以外，產品粘模具問題在該項目當中體現的也比較明顯，出現該類問題會導致生產線停滯，影響生產進度。造成該類問題發生的原因主要是鍛造工藝需要在高溫環境下進行，產品融化后容易與模具產生黏連。針對該類問題，主要有四種應對思路：一是通過人工對黏膜部分清理;二是給模具涂抹脫模劑，增加模具的潤滑度，從而降低其黏著產品物料的概率;三是在模具的上端部分安裝液壓機設備，通過液壓作用實時將鍛打產品從模具上頂下來，這樣可以有效避免黏膜問題的發生;四是通過改變模具設計來提高模具防黏性能，從而避免黏膜問題的發生。

人工敲打清理黏膜物質的方法需要耗費一定的人力和成本，給模具涂抹脫模劑的優化手段操作起來則更為方便，但是在該項目的鍛造自動化生產線當中，該方法也存在一定的弊端。在以往人工操作模式下，人們涂抹脫模劑并非是一項機械化的工作，可以通過人們觀感、手感等，來對脫模劑的使用情況進行合理控制，比如用量多少等。而自動化生產模式下，脫模劑的使用直接由機器人完成，機器人只是專注執行一種程序指令，至于這個指令正確與否，執行的是否完善，機器人并不會做出主觀判斷，但是根據車間實際生產情況的變化，脫模劑的噴涂量并不會一直固定不變。對此，我們借鑒上文提到的使用液壓機把黏膜產品頂出來的思路，關鍵點在于如何精確控制自動化液壓機作業時間點，讓它能夠在產品鍛打的一瞬間就把產品頂出來。要實現該目標，需要綜合考量壓機行程、下來的時間、打擊的壓力、回彈的速度等一系列因素，且要保證這些因素變化狀態下可控，難度較高。基于此，該項目設計過程中轉變了固有思路，考慮到電氣控制效果無法得到實現，可以使用機械直接控制來實現。與電氣控制相比，機械控制的時間節點都是明確的，可以有效保證作業節點的緊密性。對此，我們進行了優化設計：將自動化液壓機設備原有的控制機構拆除，而后重新裝上了機械控制機構，通過硬彈簧機構來實現每次打擊回來的瞬間將產品頂出來，這樣產品與模具接觸的時間就會大大縮短，黏膜問題會得到有效改善。

三、 結語

綜上，項目通過更改模具和動作，整個生產節拍縮短了三分之一;通過拆除液壓控制機構，換上機械機構，在硬彈簧機構的作用下實現每次打擊回來的瞬間將產品頂出來，解決了黏膜問題。項目鍛造自動化產線的順利實施，不僅為該項目企業解決了長期以來滯留的問題，而且也為整個鍛壓行業的生產線改造起到了良好的示范作用。與此同時，該項目實施過程中也積累了相當豐富鍛造自動化產線優化改進經驗，這對于幫助其他同類產品企業進行生產線升級改造具有重要意義。

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作者簡介：? 曹石松，南京力泰智能科技有限公司。