文/阿部俊明，劉建華，陳巖·（日本）株式會(huì)社栗本鐵工所

鍛壓機(jī)的自動(dòng)化

文/阿部俊明，劉建華，陳巖·（日本）株式會(huì)社栗本鐵工所

近年來隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，鍛造行業(yè)也有著越來越多的生產(chǎn)需求，而提高生產(chǎn)效率的一個(gè)方向就是鍛造設(shè)備的自動(dòng)化。株式會(huì)社栗本鐵工所（以下簡(jiǎn)稱栗本公司）在鍛壓機(jī)制造行業(yè)中經(jīng)過數(shù)十年的積累，在熱模鍛自動(dòng)化方面取得了較大的成就。栗本公司從1965年開始鍛壓機(jī)的研發(fā)與制造，主要產(chǎn)品是曲軸式鍛壓機(jī)，鍛造能力從1000t至6300t，主要用于熱模鍛的生產(chǎn)。并于1980年開始了自動(dòng)鍛壓機(jī)的研發(fā)，通過步進(jìn)梁式的搬送裝置，提高了鍛造的生產(chǎn)效率。對(duì)于生產(chǎn)需求量大的鍛件產(chǎn)品，自動(dòng)鍛壓機(jī)可以滿足生產(chǎn)需求，并提高鍛件產(chǎn)品質(zhì)量。本文將對(duì)栗本公司如何提高熱模鍛件生產(chǎn)效率的自動(dòng)化鍛造系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行介紹。

鍛壓機(jī)的自動(dòng)化

鍛壓機(jī)的自動(dòng)化主要包括以下幾個(gè)部分：自動(dòng)模高調(diào)整裝置、自動(dòng)上料裝置、自動(dòng)送料裝置、自動(dòng)換模裝置、脫模劑移動(dòng)噴嘴和脫模劑循環(huán)系統(tǒng)，如圖1所示。自動(dòng)鍛壓機(jī)在汽車零件廠得到較多的使用，通過自動(dòng)化程度的提高，來提高鍛造生產(chǎn)率，在單位時(shí)間內(nèi)可以生產(chǎn)更多的零件，并且保證鍛件質(zhì)量，減少勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)設(shè)備調(diào)節(jié)容易，可以用一臺(tái)設(shè)備對(duì)應(yīng)幾種鍛件產(chǎn)品的自動(dòng)生產(chǎn)。

自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于能夠在有限的空間和時(shí)間內(nèi)提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)出，保證鍛件的品質(zhì)，同時(shí)減少操作者的工作強(qiáng)度，解決鍛造企業(yè)招工難的問題。鍛造設(shè)備自動(dòng)化可以改善工作條件和工作環(huán)境，使鍛造生產(chǎn)變得更容易進(jìn)行。對(duì)于生產(chǎn)要求量大的產(chǎn)品，自動(dòng)化是一個(gè)把握成本產(chǎn)出平衡關(guān)系的最佳選擇。

自動(dòng)送料裝置

圖1 自動(dòng)鍛壓機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

鍛壓機(jī)的自動(dòng)送料裝置可以使用兩根水平橫梁通過夾爪對(duì)工件進(jìn)行夾持循環(huán)搬送。步進(jìn)梁的移動(dòng)采用5軸或10軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，實(shí)現(xiàn)夾持、提升、前進(jìn)、下降、松開、返回的搬送過程。例如對(duì)于4kg重量的鍛件，可以達(dá)到24spm的搬送效率，在隔一工位鍛造的情況下，每分鐘可以生產(chǎn)12件產(chǎn)品，即每5s產(chǎn)出一件產(chǎn)品；對(duì)于更小的工件，可以達(dá)到更快的速度。因?yàn)椴捎脻L珠絲杠進(jìn)行傳動(dòng)，在絲杠滑塊上帶有預(yù)緊，所以可以消除反向動(dòng)作時(shí)的間隙，實(shí)現(xiàn)高精度、高速度的搬送。早期的步進(jìn)梁控制采用電腦程序控制，現(xiàn)在普遍采用PLC直接控制多臺(tái)伺服電機(jī)，提高控制的效率，減少問題點(diǎn)，更易于調(diào)節(jié)，以滿足不同用戶不同產(chǎn)品的不同需求。步進(jìn)梁的搬送，與鍛壓機(jī)進(jìn)行連鎖控制，不必等到滑塊抬到上死點(diǎn)時(shí)進(jìn)行夾持，而是在鍛造結(jié)束滑塊剛剛向上離開下死點(diǎn)時(shí)，下頂料裝置將工件頂起，同時(shí)夾爪到位，進(jìn)行準(zhǔn)確地夾持，這樣可以節(jié)約時(shí)間，提高搬送效率，圖2為10軸步進(jìn)梁機(jī)構(gòu)。

自動(dòng)換模裝置

栗本公司的自動(dòng)換模裝置包括V形、Flat形、T形和I形，如圖3所示。根據(jù)不同的客戶需求與預(yù)算，可以提供最合適的自動(dòng)換模裝置，以實(shí)現(xiàn)快速換模，減少鍛造生產(chǎn)中的時(shí)間損失。

自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)

鍛壓機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑系統(tǒng)通常采用稀油潤(rùn)滑方式，避免了黃油潤(rùn)滑方式中廢舊黃油處理的問題。對(duì)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和導(dǎo)軌系統(tǒng)，栗本鍛壓機(jī)會(huì)采取分別循環(huán)的方式，在稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)中采用分配閥進(jìn)行定量分配供油，并通過接近開關(guān)檢測(cè)供油異常，圖4為鍛壓機(jī)自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)示意圖。

圖2 10軸步進(jìn)梁機(jī)構(gòu)

圖3 自動(dòng)換模裝置

圖4 自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)

圖5 脫模劑循環(huán)利用系統(tǒng)

脫模劑循環(huán)利用系統(tǒng)

鍛造過程中，一個(gè)消耗品就是脫模劑。在進(jìn)行自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)高速鍛造的同時(shí)，模具冷卻所使用的脫模劑量也比較大。為了實(shí)現(xiàn)脫模劑的有效利用，栗本公司一方面通過移動(dòng)噴嘴進(jìn)行準(zhǔn)確地噴涂，另一方面采用回收系統(tǒng)對(duì)多余的脫模劑進(jìn)行回收再利用。采用脫模劑循環(huán)系統(tǒng)的效果是，可以在總體上減少脫模劑的使用量，減少產(chǎn)業(yè)廢棄物處理的負(fù)擔(dān)，減輕對(duì)環(huán)境的污染，如圖5所示。在脫模劑循環(huán)利用系統(tǒng)里，從模腔流下的脫模劑通過托盤收集后流入回收槽。然后被自動(dòng)打入再生槽，對(duì)其中的雜質(zhì)進(jìn)行過濾及分離后，打入調(diào)配槽進(jìn)行調(diào)配，通過原液來調(diào)配到需要濃度。然后打入供給槽，送往移動(dòng)噴嘴以及固定噴嘴，然后通過電磁閥來精確控制噴灑的時(shí)間，對(duì)模具進(jìn)行冷卻。

新型自動(dòng)化鍛壓設(shè)備

在技術(shù)發(fā)展的今天，栗本公司開始對(duì)新型壓力機(jī)進(jìn)行開發(fā)和研究。2014年春天，在大阪市的住吉工廠，進(jìn)行了新型壓力機(jī)的安裝與調(diào)試。在進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)后，達(dá)到了預(yù)期的運(yùn)動(dòng)模式。該壓力機(jī)的曲軸兩端，分別裝置有不同的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，左端為直驅(qū)式伺服電機(jī)，右端為濕式離合器制動(dòng)器，如圖6所示。通過試驗(yàn)，分別對(duì)兩種驅(qū)動(dòng)方式的動(dòng)作情況進(jìn)行了驗(yàn)證，在使用直驅(qū)式伺服電機(jī)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)自由的動(dòng)作曲線，這樣可以適應(yīng)不同鍛件的工藝要求。在使用濕式離合器制動(dòng)器的時(shí)候，可以減少噪聲。

圖6 新型壓力機(jī)結(jié)構(gòu)

結(jié)束語

鍛造生產(chǎn)是機(jī)械制造工業(yè)中提供機(jī)械零件毛坯的主要加工方法之一。隨著機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代化程度的越來越高，這就對(duì)鍛造產(chǎn)品的生產(chǎn)率提出了新的要求。以往的手工鍛造將無法滿足生產(chǎn)速度的要求，加之近年來勞動(dòng)力成本的逐年增加，操作人員對(duì)工作環(huán)境的要求也越來越高，必將推動(dòng)鍛造自動(dòng)化的發(fā)展。