一種鋸床棒料夾持補進送給自動化裝置整體解決方案

文／齊鳳山，朱向濤，李志，高楊，楊金嶺·中信戴卡股份有限公司

在鍛造輪轂生產過程中需要將棒料集中放在加工前序軌道上，而且需要每根棒料逐漸供給鋸切機，這樣就需要設計一種鋸床棒料補進供給送料裝置，以便能鋸切出指定等長度棒料，保證產品質量的穩定性，進一步提高效率，同時進一步推進公司生產線自動化、少人化。

坯料下料方式缺點分析

⑴人工下料：勞動強度大，費時費力，從環保和人性化角度分析由于粉塵和噪聲的原因對工人身體呼吸系統和聽力有傷害。

⑵沖床或剪床剪切下料：端面局部變形容易產生毛刺和裂紋。

⑶砂輪片切割：效率低，砂輪片材料損耗大。

⑷氣割：受設備影響功率較大。

⑸電火花切割：較為不適合鋁合金材料。

⑹水切割：借助機器人或固定噴嘴噴頭，水介質用量大，循環除異味較麻煩。

⑺鋸切：耗材主要是帶鋸條或圓鋸片，使用較為方便。

坯料鋸切過程注意事項

鍛造鋁合金車輪坯料一般是帶鋸進行下料作業的，原料有擠壓棒和鑄棒等。

鋸切棒料必須是質控部門檢驗合格的棒料，具備質控部門的質量合格單據；鋸切的端面根據要求進行光整處理，消除鋸痕對車輪表面的影響，操作人員100%自檢表面質量，異常品單獨碼放，并進行工藝參數調整；鋸切后的棒料100%進行“批號與合金牌號”打號標識，打號位置為端面中心部位。

鋸切后的棒料碼放過程中須輕拿輕放，不允許出現表面及端面磕傷情況，如有磕碰傷棒料須單獨碼放并標識以待處理。碼放入筐后要求狀態卡標識清楚爐次號、鋸切時間、操作人員及坯料數量。

下料計算的依據是鍛前鍛后鋁合金材料在塑性變形過程中體積不變的定律。

鍛造鋁合金車輪的成形工藝方案

鍛造鋁合金車輪的成形工藝方案：棒料鋸切→棒料加熱→旋轉鍛→初鍛→終鍛→切邊→旋壓→車加工→銑加工→裝配氣門嘴→質量檢測→包裝發貨。

首先，鍛造毛坯工步設計使用鍛造模擬軟件進行過程模擬。通過模擬可發現初始模具結構、毛坯工步設計的問題，經調整和優化設計，將理想結果輸出為最終優化設計方案以及3D、2D 加工圖紙，并據此進行實物模具加工。模具鍛造毛坯變形工步設計一次成形，實際鍛造試制工作一次性完成。

鋸床棒料夾持補進送給自動化裝置

機械結構介紹

此自動化裝置見圖1，鋸床棒料夾持補進送給自動化裝置按功能分類如下。

圖1 一種鋸床棒料夾持補進送給自動化裝置示意圖

⑴鋸切部分：鋸條、鋸條扳角度輥、鋸條帶動輪、帶動輪轉軸、帶動輪轉軸機架、橫梁、鋸條扳角度轉軸。

⑵棒料傳輸部分：機器人、機器人夾爪、鏈輪及鏈子、裝置整體框架、伺服電機1、電機固定支架、輥輪、軸承組件、傳動軸。

⑶頂起部分：棒料升舉托架、氣缸、導柱導套、氣缸機架。

⑷夾持送進部分：軸承組件、夾板(左右各一個)、伺服電機2、絲杠、減速機1、聯軸器1、伺服電機3、直線導軌、棒料夾爪(左右各一個)、軸承組件、傳動軸、左右正反絲杠、聯軸器2、減速機2、U 形框架、直線導軌。

⑸限位定量部分：定尺氣缸、活塞桿、定尺。

⑹基礎框架：裝置整體框架、立柱框體、可調底座。

零部件結構功能及相互位置

機器人置于地面底座上，機器人夾爪置于機器人手臂上。棒料升舉托架連接于氣缸活塞桿上，導柱導套置于氣缸機架上，氣缸置于氣缸機架中。鏈輪及鏈子置于裝置整體框架中，通過旋轉帶動輥輪旋轉，其動力來源于伺服電機1，電機固定支架焊接固定于立柱框體左側，定尺氣缸焊接固定于立柱框體內側，活塞桿端頭固接于定尺上，光電開關固定于裝置整體框架上端面，軸承組件固定于立柱框體內側，直線導軌置于U 形框架上。夾板在直線導軌上滑動，伺服電機2 主軸連接聯軸器2 和減速機2 主軸并與左右正反絲杠左端連接，左右正反絲杠穿于軸承組件中，其左右穿過夾板中實現正反轉、居中夾持或松開鋸切前棒料。絲杠左端置于軸承組件中旋轉，右端穿過U 形框架絲扣連接減速機1，減速機1 與聯軸器1 主軸連接，聯軸器1 主軸與伺服電機3 主軸連接。U 形框架置于直線導軌上，立柱框體連接于下端可調底座置于地上，棒料夾爪通過螺栓連接于夾板(左右各一個)端側。鏈輪和輥輪穿過傳動軸，傳動軸置于裝置整體框架上。一對鋸條扳角度輥目的是保證鋸條垂直鋸切，帶動輪轉軸機架上的伺服電機帶動鋸條帶動輪和帶動輪轉軸運動，鋸條帶動輪帶動鋸條旋轉。橫梁水平固接于置于地上的帶動輪轉軸機架上。鋸條扳角度轉軸穿過橫梁上的孔。鋸條扳角度轉軸穿過鋸條扳角度輥并且其下端用卡簧卡住鋸條扳角度輥，防止鋸條扳角度輥旋轉掉落。

自動化方案實施過程

第一步：將整根長棒料置于輥輪形成的聯排軌道后(右)端，伺服電機2 旋轉帶動左右正反絲杠旋轉，夾板(左右各一個)在直線導軌上滑動帶動棒料夾爪(左右各一個)居中夾持鋸切前棒料；隨后，定尺氣缸的活塞桿帶動定尺上舉伸出輥輪形成的聯排軌道，擋住棒料左端頭。

第二步：伺服電機3 帶動絲杠旋轉，帶動U 形框架在直線導軌上前行滑動。被夾持鋸切前棒料左端頭頂住定尺右端面，光電開關信號(圖中沒畫出)反饋給伺服電機3 停轉，U 形框架在直線導軌上停止前進滑動；鋸條向下運動切掉棒料多余頭部10mm，伺服電機3 繼續帶動絲杠旋轉，帶動U 形框架在直線導軌繼續前行滑動，被夾持棒料一同前行，根據鋸切長度前行距離，由伺服電機3 尾端編碼器控制達到行進距離后，伺服電機3 停轉，棒料停止運動；鋸條扳角度輥保證鋸條垂直鋸切，鋸條帶動輪帶動鋸條旋轉，鋸條下行鋸切棒料，鋸切棒料額定尺寸后，鋸條上行。

第三步：伺服電機1 旋轉帶動鏈輪及鏈子旋轉，前排12 個輥輪旋轉帶動鋸切后棒料前行至棒料升舉托架上，側面光電開關信號反饋伺服電機1 停止轉動；在導柱導套導向作用下，氣缸活塞桿連接的棒料升舉托架舉起鋸切后棒料；機器人將鋸切后棒料夾走，氣缸活塞桿退回；鋸切完成后伺服電機3 繼續帶動絲杠旋轉，帶動U 形框架在直線導軌上前行滑動，被夾持鋸切前棒料一同前行，前行距離為鋸切長度，由伺服電機19端編碼器控制達到距離后，伺服電機3停轉，鋸切前棒料停止運動。鋸條下行鋸切棒料定尺下一段，機器人將鋸切下的棒料夾走；分配給后序不同軌道或工序，如此反復實現鋸切等長棒料。

結束語

本裝置整體解決方案將鋁或其他合金棒料按照鋸切指定長度進行鋸切，而且能將鋁或其他合金棒料在鋸切加工軌道上穩定的定尺鋸切，在使用中能夠自動調整棒料長度來適應生產不同大小的輪轂要求，并且能適用不同粗細棒料，產量穩定、運行成本可控、質量可靠。該自動化裝置結構簡單、實用性強、適應范圍廣、自動化程度高、安全穩定加工標準化等突出優點。提高了效率，節省了人力，為進一步推進公司生產線自動化、少人化提供了有利幫助。