安江華

（成都電力金具總廠(chǎng)，四川成都 610100）

在模鍛件、輥鍛件、輾壓件和冷、溫狀態(tài)擠壓件等生產(chǎn)批量比較大的制造部門(mén)中，棒料是生產(chǎn)中的主要原材料，棒料剪斷機(jī)就是為這些鍛壓工藝準(zhǔn)備坯料的主要設(shè)備.棒料剪斷機(jī)是一種高生產(chǎn)效率的剪切下料設(shè)備，一般可剪切棒料的直徑為φ20mm～φ200mm，對(duì)于大直徑的棒料，每分鐘可剪切幾件、十幾件，小直徑的棒料每分鐘可剪切五六十件.以φ80mm棒料為例，鋸切與剪切的單件工時(shí)比率約為1：20，剪切比鋸切的材料利用率可提高15%～20%.用于碳素鋼或低合金鋼在冷狀態(tài)或熱狀態(tài)下剪切，都比較容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化.所以從生產(chǎn)效率和材料的利用率等方面來(lái)比較，棒料剪切工藝較其他切斷工藝具有明顯的經(jīng)濟(jì)效果.

現(xiàn)有一臺(tái)老式棒料剪斷機(jī)（設(shè)備實(shí)物見(jiàn)下頁(yè)圖1），該機(jī)購(gòu)買(mǎi)于2002年初，購(gòu)買(mǎi)價(jià)格24萬(wàn)元，最大剪切直徑為80mm，該棒料剪斷機(jī)是一家制造企業(yè)的主要下料設(shè)備，主要為該廠(chǎng)的鍛壓車(chē)間供應(yīng)φ32mm～φ80mm坯料.因此，棒料剪斷機(jī)在該廠(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中起著重要的作用.該機(jī)型在購(gòu)買(mǎi)之初未帶有自動(dòng)循環(huán)生產(chǎn)功能，且已經(jīng)使用了8年，主要存在以下問(wèn)題.

1）輥道傳送不能正常工作，且隨著棒料長(zhǎng)度的增加，已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)進(jìn)料.

2）上料不方便，由于無(wú)輔助設(shè)施，上料時(shí)需要頻繁占用龍門(mén)吊，影響其他工序作業(yè)，降低了龍門(mén)吊的使用效益.

3）由于無(wú)自動(dòng)循環(huán)作業(yè)功能，需工人頻繁操作按鈕，占用人力.

4）剪切后無(wú)傳輸帶輔助，需人工撿料，占用人力且勞動(dòng)強(qiáng)度大.

針對(duì)上述問(wèn)題，以“減員增效、精益化管理”為方向，通過(guò)加裝電子傳感器和傳輸帶等輔助工具，實(shí)現(xiàn)將老型設(shè)備實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的改造，以降低勞動(dòng)成本并提高設(shè)備的工作效率.其中本人參與了這個(gè)項(xiàng)目，通過(guò)了解和分析棒料剪斷機(jī)的工作原理及當(dāng)下所面臨的問(wèn)題，針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行逐項(xiàng)改進(jìn).

1 棒料剪斷機(jī)工作原理

該棒料剪斷機(jī)屬于機(jī)械傳動(dòng)式，其機(jī)構(gòu)主要包括機(jī)身、三級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)、平衡器、壓料器、擋料器、托料器和給料系統(tǒng).其工作原理如下頁(yè)圖2所示.

圖2中被剪棒料1由輥道2的輥?zhàn)訋?dòng)，通過(guò)上刀片5和下刀片10的刃口，送入棒料剪斷機(jī)，直到碰到擋料器6后棒料停止運(yùn)動(dòng)，按動(dòng)按鈕，滑塊4下行、同時(shí)壓料器3也下行，將棒料向下前方壓緊.固定在滑塊上的上刀片隨滑塊下行，到一定位置和托料器7一起將棒料抱緊.上刀片繼續(xù)下行，直到將棒料剪斷為止.滑塊到達(dá)下死點(diǎn)后返程，托料器返回原來(lái)位置，等待下一個(gè)剪切命令.此為一次剪切過(guò)程.

圖1 棒料剪斷機(jī)實(shí)物圖

圖2 棒料剪斷機(jī)原理圖

2 棒料剪斷機(jī)使用現(xiàn)狀及情況分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察和與操作工人交流后，發(fā)現(xiàn)設(shè)備主要存在以下問(wèn)題.

2.1 輥道進(jìn)給失效

輥道的作用是通過(guò)摩擦力為棒料的進(jìn)給提供動(dòng)力.由于設(shè)備的長(zhǎng)期使用磨損，當(dāng)棒料靠近棒料剪斷機(jī)前段時(shí)，輥道已不能提供足夠的動(dòng)力推動(dòng)棒料，加上現(xiàn)在加工的材料比較長(zhǎng)，棒料重心靠近輥道后端，造成棒料不能持續(xù)進(jìn)給，需要人工干預(yù)，間接地增加工作人員勞動(dòng)量，降低了工作效率.

2.2 上料困難

購(gòu)買(mǎi)時(shí)，原設(shè)備未設(shè)計(jì)自動(dòng)上料裝置，致使現(xiàn)在每次上料都需兩人抬或利用龍門(mén)吊吊裝.這樣就占用勞動(dòng)力，增加人力成本和勞動(dòng)強(qiáng)度；頻繁占用龍門(mén)吊，影響其他工序，使車(chē)間龍門(mén)吊的效益降低.

2.3 自動(dòng)循環(huán)功能缺失

由于原設(shè)備未帶有此項(xiàng)功能，而設(shè)備長(zhǎng)期失修，機(jī)床已不能自動(dòng)循環(huán)作業(yè)，每次剪切都需要工人按動(dòng)一次按鈕，操作頻繁，占用人力，有違企業(yè)“減員增效、走精益化管理”的目標(biāo).

2.4 落料無(wú)法入框

剪切后的棒料通過(guò)簡(jiǎn)易的斜板滑落至地面，然后人工數(shù)數(shù)后碼放至料框中，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工計(jì)數(shù)容易出現(xiàn)問(wèn)題.

3 棒料剪斷機(jī)的改進(jìn)措施

從設(shè)備存在的以上問(wèn)題可以看出，現(xiàn)在的設(shè)備狀況造成了工人勞動(dòng)強(qiáng)度加大和輔助時(shí)間增加，降低了棒料剪斷機(jī)整體的剪切效率.針對(duì)以上問(wèn)題，通過(guò)與技術(shù)人員、操作人員的溝通交流，確定了低成本的棒料剪斷機(jī)自動(dòng)化改進(jìn)方案.

1）加裝備料架

通過(guò)加裝備料架和氣缸輔助機(jī)構(gòu)，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和對(duì)龍門(mén)吊的依賴(lài)程度，實(shí)現(xiàn)減少輔助時(shí)間的目的.首先制作了有一定斜度的備料架，然后再備料架上加裝了氣缸頂起裝置，實(shí)現(xiàn)將備料架上的棒料推至輥道上.如圖3、圖4.

圖3 備料架三維效果圖

圖4 推料裝置平面效果圖

2）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料

針對(duì)長(zhǎng)棒料和輥輪的磨損問(wèn)題，一是加長(zhǎng)輥道，使棒料靠重力作用于輥道上，增加摩擦力即增加推動(dòng)力；二是在靠近剪切口位置增加3個(gè)滾輪，避免當(dāng)棒料過(guò)短時(shí)輥道無(wú)法繼續(xù)輸送的問(wèn)題.

3）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)剪切

對(duì)原設(shè)備的擋料器進(jìn)行了修改，在擋料器上加裝光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)棒料觸碰到感應(yīng)開(kāi)關(guān)時(shí)，信號(hào)回饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“棒料進(jìn)給→觸碰光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)→信號(hào)回饋→棒料剪切”的加工循環(huán)，這樣工人無(wú)需頻繁按動(dòng)開(kāi)關(guān)，降低工作間隔時(shí)間，提升效率.

4）加裝落料輸送帶

針對(duì)原來(lái)棒料經(jīng)剪切后，需要人工撿取再放至料框的情況，設(shè)計(jì)了一條可調(diào)速傳輸帶，根據(jù)棒料大小、長(zhǎng)度等調(diào)節(jié)變頻器來(lái)控制傳輸帶的電機(jī)，通過(guò)傳輸帶將剪切后的棒料自動(dòng)收集入框.首先在托料器前下方加裝了與床身成30°的下行梭板，使剪斷后的棒料能夠順著梭板滑行到設(shè)計(jì)的輸送帶上，然后通過(guò)輸送帶將棒料帶至料框，實(shí)現(xiàn)棒料入框的自動(dòng)化.傳輸帶的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5.

圖5 傳輸帶

5）自動(dòng)計(jì)數(shù)功能

通過(guò)分析，為準(zhǔn)確反映下料件數(shù)，決定從棒料剪斷機(jī)剪切的電路中采集剪切電信號(hào)，轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信號(hào)，然后由簡(jiǎn)單數(shù)顯裝置完成計(jì)數(shù)顯示.棒料剪斷機(jī)每剪切一次都會(huì)發(fā)出一次電信號(hào)驅(qū)動(dòng)設(shè)備工作，通過(guò)采集剪切指令能夠比較準(zhǔn)確的反映剪切次數(shù)即下料件數(shù).

4 總 結(jié)

通過(guò)和其他技術(shù)人員的集體努力，確立了具體的實(shí)施方案，實(shí)現(xiàn)了上述措施中的全部功能.實(shí)施改造方案后的棒料剪斷機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖6.

圖6 棒料剪斷機(jī)改造后的工作現(xiàn)場(chǎng)

此方案中，主要的花費(fèi)項(xiàng)目為：料架（主要為角鋼）、輥輪、輸送帶、光電感應(yīng)開(kāi)關(guān)、控制線(xiàn)路和數(shù)顯儀器；總金額為29 800元.

通過(guò)上述改進(jìn)措施，在有效控制成本的前提下，實(shí)現(xiàn)了棒料剪斷機(jī)的自動(dòng)化改造，達(dá)到了預(yù)期效果.

[1]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì).鍛壓手冊(cè)（第3卷）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.