汽車前軸萬(wàn)噸自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)線

傳統(tǒng)汽車前軸鍛造采用人工操作生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境差。為響應(yīng)國(guó)家智能化戰(zhàn)略號(hào)召和新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，打造和提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，緩解鍛造行業(yè)苦、累、臟的現(xiàn)象。結(jié)合前兩條鍛造線的使用經(jīng)驗(yàn)，我公司于2017年2月份開(kāi)始籌建萬(wàn)噸前軸自動(dòng)化鍛造線(圖1)，于2018年7月份投產(chǎn)運(yùn)行。
 

生產(chǎn)線概述
 

該生產(chǎn)線投資1700多萬(wàn)元，可生產(chǎn)40～160kg范圍內(nèi)前軸鍛件，設(shè)計(jì)節(jié)拍2.5～3分鐘/件，年生產(chǎn)能力8～10萬(wàn)件(兩班制)。鍛件合格率達(dá)到98%，鍛件材料利用率85%以上，該前軸鍛造線工藝流程為：自動(dòng)上料→中頻感應(yīng)加熱→3道次精輥→彎曲、模鍛→熱切邊→熱校正。
 

設(shè)備概述
 

整線配置設(shè)備8臺(tái)，包含1臺(tái)1250kW中頻感應(yīng)加熱裝置、1臺(tái)ZGD1000自動(dòng)輥鍛機(jī)、1臺(tái)10000t摩擦壓力機(jī)、2臺(tái)1600t電動(dòng)螺旋壓力機(jī)、3臺(tái)KUKA KR360F機(jī)器人。建設(shè)成功的萬(wàn)噸前軸自動(dòng)化鍛造線如圖2所示。
 

⑴1250kW中頻感應(yīng)加熱裝置。
 

1250kW中頻感應(yīng)加熱裝置為重慶恒銳生產(chǎn)。叉車將坯料置于儲(chǔ)料平臺(tái)，氣動(dòng)翻料機(jī)構(gòu)按照設(shè)定指令節(jié)拍自動(dòng)進(jìn)入加熱爐內(nèi)感應(yīng)加熱，測(cè)溫系統(tǒng)采用國(guó)際先進(jìn)的德國(guó)Impac公司IS310遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀，實(shí)現(xiàn)材料溫度精準(zhǔn)控制。出料時(shí)經(jīng)三級(jí)分選裝置，根據(jù)加熱后材料溫度值，自動(dòng)分選出溫度低和溫度高的圓鋼，實(shí)現(xiàn)加熱溫度精準(zhǔn)控制，避免材料加熱過(guò)高或過(guò)低出現(xiàn)內(nèi)部組織晶粒的不均勻，影響產(chǎn)品的內(nèi)部組織。對(duì)前軸質(zhì)量提高做好保障，分類存放，加熱合格的材料經(jīng)喂料裝置，進(jìn)入下道工序生產(chǎn)。
 

⑵ZGD1000自動(dòng)輥鍛機(jī)。
 

ZGD1000自動(dòng)輥鍛機(jī)為北京機(jī)電研究所生產(chǎn)設(shè)備，輥鍛最大毛坯直徑160mm，與機(jī)械手聯(lián)動(dòng)配合操作使用，機(jī)械手可橫向縱向移動(dòng)并進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)送料，將工件送入各個(gè)工位進(jìn)行三道次輥鍛。
 

該工序兼有鍛和軋的特點(diǎn)，產(chǎn)品精度高、表面粗糙度小、鍛件質(zhì)量好，節(jié)約金屬原材料，生產(chǎn)效率高，在錘上拔長(zhǎng)時(shí)需要多次打擊，輥鍛上只要輾壓幾次，輥鍛變形是連續(xù)靜壓變形，因?yàn)檩佸憰r(shí)金屬纖維組織連續(xù)按鍛件外輪廓分布，組織均勻力學(xué)性能好，精密輥鍛后無(wú)需加工，避免了流線切斷或外露的不利。

圖1 萬(wàn)噸前軸自動(dòng)化鍛造線布局圖

圖2 萬(wàn)噸前軸自動(dòng)化鍛造線

輥鍛連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，沒(méi)有沖擊與振動(dòng)，金屬和模具間相對(duì)滑動(dòng)少，所需設(shè)備噸位小，因?yàn)檩佸戇^(guò)程是連續(xù)的變形過(guò)程，變形的每一瞬間只與一個(gè)截面進(jìn)行接觸，勞動(dòng)條件好易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)于前軸這樣變截面的復(fù)雜形狀輥鍛，是屬于剛體的嚙合運(yùn)動(dòng)和金屬在型腔內(nèi)塑性流動(dòng)交織在一起的復(fù)雜過(guò)程。輥鍛后前軸直坯成形，為后工序壓彎模鍛做好準(zhǔn)備。

⑶10000t摩擦壓力機(jī)。

10000t摩擦壓力機(jī)（圖3）為青鍛公司生產(chǎn)，對(duì)輥鍛后的直坯前軸鍛件進(jìn)行彎曲和模鍛成形。該設(shè)備重量為672t，地面以上高度10.55m，屬于螺旋壓力機(jī)的一種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)摩擦輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)兩摩擦輪交替接觸兩側(cè)飛輪后，實(shí)現(xiàn)飛輪的正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)螺桿下端滑塊上下運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)鍛件公稱力10000t的瞬間打擊。鍛件整體打擊力度變大后致密度提高，內(nèi)部組織緊實(shí)，鍛件外觀光滑，成形飽滿，邊角R弧等處，過(guò)渡圓滑，鍛件質(zhì)量明顯提高，鍛件質(zhì)量水平達(dá)到新的高度，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力提高。

圖3 10000t摩擦壓力機(jī)

圖4 機(jī)器人上下料

⑷1600噸電動(dòng)螺旋壓力機(jī)。

兩臺(tái)EPC型1600噸電動(dòng)螺旋壓力機(jī)對(duì)成形后鍛件進(jìn)行飛邊切除和直線度校直。該壓力機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)鏈短、打擊速度快、能耗低、效率高、操作維修方便。根據(jù)鍛件成形工藝，電動(dòng)機(jī)上的小齒輪帶動(dòng)大齒輪作正反向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滑塊上下運(yùn)動(dòng)，回程到某一距離后電動(dòng)機(jī)斷電，由飛輪儲(chǔ)蓄的能量帶動(dòng)滑塊上行，只有在壓制鍛件和回程時(shí)工作，所以節(jié)電效果明顯。
 

⑸KUKA KR360F機(jī)器人。
 

三臺(tái)KUKA KR360F六軸機(jī)器人(圖4)，為鍛造專用機(jī)器人，耐熱防塵設(shè)計(jì)，所夾持坯料在1300℃時(shí)仍保持良好的工作狀態(tài)。Windows操作系統(tǒng)，觸屏面板，6D空間控制鼠標(biāo)，每種不同產(chǎn)品設(shè)定不同程序，每次轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)調(diào)出程序即可生產(chǎn)。三臺(tái)機(jī)器人分別布置在彎曲、模鍛工序、熱切邊工序、熱校正工序的取料送料，替代人工運(yùn)料翻料，節(jié)拍運(yùn)行平穩(wěn)可靠。
 

結(jié)束語(yǔ)
 

該生產(chǎn)線整線設(shè)備周圍用安全圍欄包裹，當(dāng)人員進(jìn)入護(hù)欄區(qū)域，該區(qū)域設(shè)備自行停止工作，避免生產(chǎn)時(shí)對(duì)人身造成傷害，從進(jìn)料開(kāi)始各工序間信號(hào)連接，全自動(dòng)運(yùn)行，各設(shè)備之間銜接完善、合理可靠，運(yùn)行狀況協(xié)調(diào)流暢。
 

鍛造行業(yè)由于特殊的工藝要求，存在石墨乳、高溫、噪聲等污染，工作環(huán)境非常惡劣，招工困難，隨著科技的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，應(yīng)用機(jī)器人代替人工是鍛造行業(yè)的發(fā)展方向，以上為我公司新上的鍛造線情況，希望能為行業(yè)自動(dòng)化改進(jìn)提供參考。
 

——本文節(jié)選自《鍛造與沖壓》2019年第7期