125MN 鍛造自動線可調節式夾鉗機構優化設計

文／于帥，譚瀟，高著偲，孫文東，姜喜峰·一汽鍛造（吉林）有限公司

夾鉗機構是鍛造自動化生產線中用于夾持鍛件的結構件，多與機器人手臂進行配合使用，傳統鍛造夾鉗一般為整體式輪廓結構，不能適應多種類型鍛件，靈活性、通用性以及經濟性較差。本文對我司125MN 曲軸/前軸自動線夾鉗機構進行設計優化，使夾鉗機構能夠適應多種工況，克服傳統鍛造夾鉗輪廓形狀固定，更換效率低的問題，進而提高工作效率，降低成本。

隨著工業4.0 時代的到來，利用信息化技術促進產業的變革得到迅速發展。于鍛壓行業而言，自動化生產線改造迫在眉睫。為擴大產能，滿足日益增長的市場需求，降低勞動強度及成本，保障操作者人身安全，提供更為優質的曲軸/前軸鍛件，我司對125MN 曲軸/前軸生產線進行自動化改造。依靠機器人手臂與夾持機構相互配合的穩定性，降低人為因素的影響，提高生產效率，因此，自動化生產線所用夾鉗機構亟需優化。本文主要闡述了125MN 鍛造自動線可調節式夾鉗機構設計原理、過程以及使用效果，為助力生產提供堅實基礎。

傳統夾鉗機構簡介

傳統夾鉗機構通常為整體式結構(圖1)，其尾部與機器人手臂采用螺栓螺母固定，對應不同類型產品采用不同高度、寬度的夾鉗，提前加工設計出相應的輪廓尺寸，更換鍛件產品時將原有夾鉗整體拆卸進行更換。

圖1 傳統夾鉗機構

傳統整體式夾鉗機構存在以下弊端：

⑴整體式夾鉗輪廓形狀固定，各個方向尺寸單一，靈活性差；

⑵應用于不同類型鍛件時，整體式夾鉗拆裝不便，更換效率低，通用性差；

⑶整體式夾鉗儲存不便，浪費空間，磨損后夾鉗整體作廢，浪費成本。

夾鉗機構適用性分析

我司125MN 曲軸自動化生產線所用夾鉗機構屬非上車技術領域，在使用過程中要在具有穩定承載力的前提下，避免與鍛件以及模具發生干涉，還需注意下頂桿的排布位置，避免夾鉗機構與下頂桿在頂出時干涉，這對夾鉗機構各個方向上的尺寸范圍提出要求。圖2 為某V12 曲軸預鍛的夾取過程，夾取位置在J3、J5 主軸頸，寬度、高度以及夾鉗深入距離都應符合不與鍛件、模具干涉的原則。

圖2 某V12 曲軸夾取過程

夾鉗深入距離可由機械手運行程序進行調節；通過工藝分析，在保證承載能力、不對鍛件造成缺陷的前提下，夾鉗機構寬度一般選用最小寬度，鍛件質量較大時需酌情處理；然而，各個型號曲軸產品在高度方向上與模具之間的間隙多不相同，夾鉗機構既需要考慮避免與模具干涉，又需要確定與鍛件的接觸距離。因此，夾鉗機構適用性的問題主要通過調節夾鉗高度范圍來解決。

可調節式夾鉗機構設計

為解決整體式夾鉗機構存在的局限性，本文對夾鉗機構進行設計優化，通過結構件之間的傳動作用以及更換夾鉗頭的方式有效地調節夾鉗尺寸，使夾鉗能夠滿足多種類型鍛件產品在不同工況下的應用。圖3為可調節式夾鉗機構，主要由1-夾鉗頭、2-滑塊、3-螺母、4-夾鉗槽體、5-絲杠構成。

圖3 可調節式夾鉗機構

傳動過程主要如下：

⑴轉動絲杠右側端部，絲杠整體轉動，其相對位置保持不變；

⑵滑塊內螺紋與絲杠螺紋(圖3a 處)配合，帶動滑塊左右滑動；

⑶滑塊移動時，夾鉗頭在斜面正壓力作用下，作豎直方向運動。圖4 為可調節式夾鉗機構局部裝配，夾鉗頭的其他方向定位利用限位槽和限位鍵配合得到實現，如圖4 中b、c 處所示。

圖4 可調節式夾鉗機構局部裝配

高度可調使夾鉗機構能夠適應多種類型鍛件產品，有效地解決整體式夾鉗機構靈活性差的問題，并且以更換夾鉗頭替代整體式夾鉗更換方式，有效地解決了更換效率低，適用性差的問題。

結束語

通過對夾鉗機構進行適用性分析，利用絲杠滑塊傳動機構構建了可調節式夾鉗機構。本文介紹的夾鉗機構成功應用于一汽鍛造125MN 曲軸/前軸鍛造自動線，作為非上車技術主要應用于集團內部紅旗V型12 缸曲軸、解放多系列曲軸產品，希望借此文拋磚引玉，和鍛造同行們開發交流，共同進步。