文/程志旗，杜立東，梁士玉，卓偉，宋凱·中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南動(dòng)力有限公司鑄鍛中心

當(dāng)今重卡鍛壓生產(chǎn)線已進(jìn)入了機(jī)器人自動(dòng)化制造階段，特別是工業(yè)以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的普及應(yīng)用。自動(dòng)化技術(shù)與鍛壓設(shè)備相結(jié)合，使得鍛壓設(shè)備在結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度上都上了一個(gè)新臺(tái)階，企業(yè)的鍛壓設(shè)備管理面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

大型鍛壓設(shè)備引進(jìn)的成本是非常高昂的，且鍛壓設(shè)備上的關(guān)鍵備件的費(fèi)用對(duì)企業(yè)來說也是一個(gè)不小的數(shù)目，為此必須要完善良好的鍛壓設(shè)備管理和維護(hù)保養(yǎng)制度，才能延長(zhǎng)鍛壓設(shè)備的使用壽命。因此，企業(yè)完善對(duì)鍛壓設(shè)備的管理與維護(hù)保養(yǎng)，成為企業(yè)日常管理制度中的重要組成部分。

我公司2009年引進(jìn)歐洲某公司具有當(dāng)今國(guó)際先進(jìn)水平的KP12500、MP8000熱模鍛壓力機(jī)，成為現(xiàn)代化國(guó)有大型企業(yè)。自動(dòng)化鍛壓生產(chǎn)線項(xiàng)目總投資4億元人民幣。2011年7月建成并試運(yùn)行,同年九月正式投產(chǎn)。這兩條生產(chǎn)線除采用德國(guó)進(jìn)口主機(jī)外，其余輔機(jī)設(shè)備均采用國(guó)內(nèi)一流鍛壓設(shè)備，如合肥鍛壓YH16-20MN精整液壓機(jī)、濟(jì)南二機(jī)床J37-12.5MN熱切邊機(jī)、一重10MN閉式雙點(diǎn)壓力機(jī)設(shè)備，鍛件成形中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)全部由KUKA機(jī)器人完成，加熱設(shè)備由應(yīng)達(dá)提供，為兩條高效率、全自動(dòng)化的大型鍛壓生產(chǎn)線（圖1）。

圖1 大型鍛壓生產(chǎn)線

熱模鍛壓力機(jī)的特點(diǎn)

KP萬噸熱模鍛生產(chǎn)線具有效率高、自動(dòng)化流水線的特點(diǎn)，其大型KP楔式壓力機(jī)具有打擊速度快、模具熱接觸時(shí)間短、模具使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，并且采用上、下頂料設(shè)計(jì)，抗偏載能力強(qiáng)、導(dǎo)軌精度高、鍛件質(zhì)量好?？刂葡到y(tǒng)采用西門子最新的安全PLC、與KUKA機(jī)器人的安全區(qū)域功能配合，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)過程中的人機(jī)安全。機(jī)體四周設(shè)有作業(yè)窗口，方便監(jiān)控與機(jī)器人進(jìn)入。特殊設(shè)計(jì)的快速換模裝置，使拆卸與更換模具便捷迅速，且人員需求大大減少、操作簡(jiǎn)單。具有集中潤(rùn)滑系統(tǒng)和自動(dòng)補(bǔ)充潤(rùn)滑系統(tǒng)，采用潤(rùn)滑分配與監(jiān)控模塊，有效降低潤(rùn)滑失效風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)身拉桿螺栓安裝高精度的噸位儀，直觀顯示鍛造力與設(shè)備的偏載情況，并設(shè)置超負(fù)荷與偏載預(yù)警，提高了人員對(duì)鍛件成形過程的監(jiān)控能力。

KP楔式壓力機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

變頻器驅(qū)動(dòng)的主電機(jī)通過三角皮帶連接來驅(qū)動(dòng)帶飛輪的中間軸，中間軸與蓄能大齒輪嚙合，通過離合器將大飛輪的動(dòng)能，周期傳遞給滑塊進(jìn)行做功。在釋放做功沖程（行程）時(shí)，被彈簧加壓的制動(dòng)器被氣動(dòng)脫開，與曲柄軸的連接通過氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的離合器完成。曲柄軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過一個(gè)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的壓力桿以線性運(yùn)動(dòng)方式傳遞到楔塊。楔塊上端面以機(jī)架作為支撐，將滑塊向下運(yùn)行。

所有運(yùn)動(dòng)部件，包括上模座、模具的重量和慣性力由兩個(gè)平衡氣缸進(jìn)行補(bǔ)償。平衡缸安裝在機(jī)架上方。

滑塊的行程位置可以由電動(dòng)調(diào)節(jié)。

機(jī)器上下部位各配備有液壓驅(qū)動(dòng)的頂出裝置。

⑴機(jī)架。

熱模鍛壓力機(jī)機(jī)架（圖2）主要由機(jī)架上橫梁、兩個(gè)側(cè)立柱以及下橫梁組成，它們通過4根拉緊螺桿被力傳遞地連接在一起。

圖2 熱模鍛壓力機(jī)機(jī)架

⑵壓力機(jī)傳動(dòng)。

壓力機(jī)傳動(dòng)（圖3）通過電機(jī)完成。在壓力機(jī)啟動(dòng)狀態(tài)下，電機(jī)通過三角皮帶帶動(dòng)中間軸，中間軸與大飛輪、離合器裝置與曲柄軸連接。在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，制動(dòng)器使曲柄軸與制動(dòng)器底座連接在一起，使滑塊保持在其初始位置。

圖3 壓力機(jī)傳動(dòng)

在釋放做功沖程（行程）時(shí)，制動(dòng)器分離，離合器閉合，由此實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與曲柄軸之間的連接。通過壓力桿和楔塊，曲柄軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以線性運(yùn)動(dòng)的方式傳遞到滑塊。

關(guān)機(jī)時(shí)（變頻器驅(qū)動(dòng)關(guān)閉），中間高速軸通過飛輪制動(dòng)器制動(dòng)。

通過離合器和制動(dòng)器的準(zhǔn)確切換，驅(qū)動(dòng)曲柄軸在加速和制動(dòng)時(shí)幾乎沒有延遲。

⑶滑塊。

滑塊執(zhí)行壓力機(jī)的鍛壓動(dòng)作：滑塊上、下行動(dòng)作是來自曲柄軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過連桿楔塊傳遞給滑塊。通過楔塊與滑塊之間的力傳遞連接，使滑塊在增加的回程力作用下向上運(yùn)動(dòng)。滑塊的行程位置可以進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)，與多種產(chǎn)品的模具工裝相匹配?；瑝K在機(jī)架側(cè)立柱導(dǎo)向下，上下移動(dòng)。該滑塊導(dǎo)向?yàn)榛瑒?dòng)導(dǎo)向方式，導(dǎo)向板間隙可調(diào)，導(dǎo)向接觸面由集中潤(rùn)滑單元進(jìn)行潤(rùn)滑?；瑝K下面有一套快速拆換模座的液壓墊鎖緊裝置。

⑷工件頂出裝置。

滑塊上的頂出裝置將加工完畢的工件直接從上模具頂出。液壓缸做功時(shí)，活塞將頂出桿頂?shù)侥Ｗ系拈_孔里，使在模具和模座內(nèi)被導(dǎo)向的頂出裝置運(yùn)動(dòng)。

下橫梁上的頂出裝置（圖4）將加工完畢的工件直接從下模具頂出。

圖4 下橫梁上的頂出裝置

頂出動(dòng)作通過頂出桿完成，頂出桿由位于工作臺(tái)下面的液壓缸驅(qū)動(dòng)并提升。頂出桿在工作臺(tái)內(nèi)由導(dǎo)向套筒進(jìn)行導(dǎo)向。運(yùn)行時(shí)，頂出桿進(jìn)入模座上的開孔里，使在模具和模座內(nèi)被導(dǎo)向的頂出裝置運(yùn)動(dòng)。通過液壓缸內(nèi)置磁致伸縮位移傳感器對(duì)頂出行程進(jìn)行檢測(cè)，通過PID算法控制的下頂出比例閥對(duì)行程限定。頂出桿的下位由限位開關(guān)在頂出杠桿處進(jìn)行冗余監(jiān)控。兩鍛打工作工位頂出系統(tǒng)相互獨(dú)立。頂出裝置的各潤(rùn)滑部位均連接到集中干油潤(rùn)滑系統(tǒng)。

⑸液壓系統(tǒng)。

液壓機(jī)組向機(jī)器的各液壓分系統(tǒng)供應(yīng)液壓油，液壓機(jī)組配備了過濾、加熱和冷卻循環(huán)系統(tǒng)。

⑹氣動(dòng)系統(tǒng)。

熱模鍛壓力機(jī)上重要的功能由氣動(dòng)實(shí)現(xiàn)：離合器、制動(dòng)器、平衡缸、氣動(dòng)泵源等。

熱模鍛壓力機(jī)配有自動(dòng)干油潤(rùn)滑系統(tǒng)（圖5）。潤(rùn)滑油脂由一臺(tái)氣動(dòng)的潤(rùn)滑劑供給泵輸送到潤(rùn)滑管道系統(tǒng)中，然后經(jīng)過可單一控制的分配點(diǎn)（潤(rùn)滑組）供應(yīng)到各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)。干油潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為全損耗潤(rùn)滑方式。根據(jù)所設(shè)定的壓力行程數(shù)，潤(rùn)滑脈沖被釋放。每個(gè)潤(rùn)滑組的潤(rùn)滑數(shù)均根據(jù)其需要而定。行程數(shù)可以在一定范圍內(nèi)更改。每次潤(rùn)滑脈沖所需的潤(rùn)滑劑量由潤(rùn)滑劑分配器的結(jié)構(gòu)形式及大小決定。

圖5 自動(dòng)干油潤(rùn)滑系統(tǒng)

潤(rùn)滑系統(tǒng)（潤(rùn)滑劑分配器功能）被設(shè)備控制系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控，包括潤(rùn)滑動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)、過度潤(rùn)滑、無潤(rùn)滑反饋信號(hào)都會(huì)顯示在設(shè)備控制系統(tǒng)的屏幕上。

⑻冷卻水系統(tǒng)。

熱模鍛壓力機(jī)傳動(dòng)裝置的制動(dòng)器為水冷冷卻。冷卻水裝置如圖6所示。

圖6 冷卻水裝置

在設(shè)備就緒狀態(tài)下，直通閥為打開狀態(tài)。制動(dòng)器冷卻水系統(tǒng)內(nèi)的流量通過直通閥分別對(duì)制動(dòng)器機(jī)殼、中間環(huán)和壓力環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)。流量通過傳感器進(jìn)行標(biāo)定監(jiān)控，并在流量傳感器上有狀態(tài)顯示。如果流量低于設(shè)定的最低值，那么控制系統(tǒng)就會(huì)封鎖壓力行程。

經(jīng)過改革，國(guó)務(wù)院組成部門由40個(gè)精簡(jiǎn)為29個(gè)。移交給企業(yè)、社會(huì)中介機(jī)構(gòu)和地方的職能100多項(xiàng)；部門內(nèi)設(shè)機(jī)構(gòu)減少200多個(gè)，精簡(jiǎn)了四分之一，改革后行政編制由原來的3.23萬名減至1.67萬名，精簡(jiǎn)了47.5%，分流干部的安置工作順利進(jìn)行。

⑼噴、吹掃系統(tǒng)。

在自動(dòng)線生產(chǎn)節(jié)拍的間隙，噴吹裝置（圖7）將模具上的氧化皮吹凈，噴上冷卻水與石墨，然后通過壓縮空氣將模具型腔內(nèi)的積水與石墨再吹凈。噴吹裝置主要包括噴頭、噴頭支架、機(jī)械手、軟管支架和噴射介質(zhì)裝置。

圖7 噴吹裝置

設(shè)備的保養(yǎng)

為充分發(fā)揮熱模鍛壓力機(jī)的生產(chǎn)能力，提高經(jīng)濟(jì)效益。我公司制定了一系列的設(shè)備使用、維護(hù)規(guī)章制度，并且任用責(zé)任心強(qiáng)、熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)原理、技術(shù)過硬的技術(shù)工人進(jìn)行設(shè)備的操作、維護(hù)和保養(yǎng)工作。KP12500主機(jī)設(shè)置1名專職機(jī)械液壓工程師，按壓力機(jī)運(yùn)行時(shí)間和使用手冊(cè)，負(fù)責(zé)執(zhí)行維護(hù)保養(yǎng)工作內(nèi)容。

運(yùn)行期間的檢查

每3個(gè)月需要對(duì)機(jī)器進(jìn)行定期檢查。檢查要點(diǎn)如下。

⑴驅(qū)動(dòng)裝置和軸承的運(yùn)行噪聲變化和溫升（Wincc數(shù)據(jù)歸檔記錄查看）。

⑵檢查軸承的潤(rùn)滑狀況（滑動(dòng)軸承上必須有油脂，油膜均勻且可以用手指刮起）。

⑶潤(rùn)滑（油脂的顏色變化，氣味及油脂中的金屬顆粒需進(jìn)行油品檢驗(yàn)）。

⑷檢查螺栓的緊固情況（正常狀態(tài)下，畫的對(duì)齊刻度線沒有跑動(dòng)）。

⑸檢查刮泥條和導(dǎo)向板表面的磨損情況（是否有劃痕或裂紋）。

⑹檢查端蓋（平衡缸蓋、頂出油缸完好無損）。

⑺檢查皮帶的磨損情況（必要時(shí)進(jìn)行拉力調(diào)整或噴涂皮帶油）。

⑻幾何位置檢查（相對(duì)跑動(dòng)與對(duì)中情況）。

⑼變頻器和開關(guān)柜的空調(diào)清潔狀況（臟污）。

⑽排放油箱中的冷凝水（或使用帶空氣干燥的呼吸器）。

液壓設(shè)備的檢查

稀油潤(rùn)滑和液壓站，只需要定期檢查油位、油色，進(jìn)行必要補(bǔ)充。

液壓與潤(rùn)滑系統(tǒng)采用較為完善的檢測(cè)傳感器進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)系統(tǒng)類型采取壓力、溫度與流量控制。當(dāng)系統(tǒng)不滿足最低要求時(shí)，每種故障將在人機(jī)面板上予以顯示。

液壓設(shè)備上的冷卻循環(huán)過濾器，應(yīng)根據(jù)保養(yǎng)計(jì)劃中相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行清理或更換濾芯。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果濾芯堵塞極易引起油溫升異?；蛄髁坎蛔?，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電機(jī)熱過載。

根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，每2000h運(yùn)行后，應(yīng)對(duì)稀油潤(rùn)滑的油樣進(jìn)行檢驗(yàn)。通過分析油樣的運(yùn)動(dòng)粘度、總酸值、油泥氧化程度、水分、污染程度等參數(shù)，來確定潤(rùn)滑系統(tǒng)中的金屬磨損程度，進(jìn)而判斷被潤(rùn)滑部位與泵的工作狀態(tài)。特別需要注意的是取樣必須在泵運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行，因?yàn)楫?dāng)油流動(dòng)時(shí)，固態(tài)污染物質(zhì)無法在油箱底部沉淀，從而獲得真實(shí)的油品狀態(tài)信息。

清潔油箱

每次更換工作介質(zhì)前必須清理油箱，清除底部沉淀物。必須檢查內(nèi)壁防腐漆的附著情況，必要時(shí)補(bǔ)刷。為了提高工作效率，推薦使用市面上常見的硅膠條刮凈側(cè)壁上的細(xì)微顆粒物，并且用無紡布進(jìn)行最后的徹底清理，保證液壓與潤(rùn)滑系統(tǒng)的清潔度。