文/侯旭,閆東奇,李鵬鵬·一汽鍛造(吉林)有限公司
當(dāng)今,自動化技術(shù)已經(jīng)成為社會現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志,在工業(yè)生產(chǎn)中,采用自動化技術(shù)不僅可以減少人力,還能提高生產(chǎn)效率,保證產(chǎn)品一致性。實現(xiàn)全自動化已逐步成為各行業(yè)的重點發(fā)展方向。
近幾年一汽鍛造已新建多條自動化生產(chǎn)線,并逐步將各類產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至自動線生產(chǎn)。在各工位成形工藝穩(wěn)定的前提下,若想保證自動線高效、連續(xù)生產(chǎn),各工位間傳遞的穩(wěn)定性至關(guān)重要。
下文將以履帶鏈板為例,就如何保證自動線步進梁穩(wěn)定傳遞壓扁類鍛件進行簡要介紹。
鍛造公司的自動線主機工位間傳件采用的是伺服十軸步進梁,該結(jié)構(gòu)具有同步性高、傳遞速度快,占用空間小等優(yōu)勢,通過鉗指依次將件傳遞到下一工位,直至鍛打完成。履帶鏈板所用結(jié)構(gòu)的工作原理如圖1所示。
坯料由一工位運動至五工位分別完成上料、壓扁、預(yù)鍛、終鍛、切沖校五個工序。當(dāng)某工位有件時,步進梁向內(nèi)運動,將鍛件夾住,步進梁抬起,向右移動至下一工位,落下并撤出,使鍛件留在下一工位上,直至全工序完成。
該結(jié)構(gòu)中,完全依靠鉗指與鍛件接觸完成傳遞,且鍛件在傳遞過程中,噴淋機構(gòu)產(chǎn)生的氣流會對鍛件進行沖擊,設(shè)計時就需要保證鉗指既能將鍛件夾緊、夾穩(wěn),又不會在鍛件表面壓出痕跡。
履帶鏈板鍛件在傳遞過程中,二、五工位經(jīng)常發(fā)生掉件現(xiàn)象,不能連續(xù)生產(chǎn),且當(dāng)有鍛件掉落時,若不能及時停止設(shè)備滑塊運動,將引發(fā)安全事故,存在安全隱患。針對該問題,筆者深入地展開了分析,經(jīng)過對鉗指結(jié)構(gòu)的多次改進,不僅成功解決了掉件問題,而且總結(jié)出一套標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方案,并在其他類似產(chǎn)品上成功推廣。
圖1 步進梁、鉗指示意圖
由于履帶鏈板第五工位為切、沖、校一體的復(fù)合模,切邊后,飛邊與鍛件均留在下校正模上,鉗指無法一次將飛邊與鍛件同時夾走,故步進梁需要兩次運動才能先后將鍛件與飛邊取走,即是說當(dāng)?shù)谖骞の挥绣懠r,第四工位必然無件,依此類推可知,不能保證五個工位鉗指都有件可夾,且受初期調(diào)試階段履帶鏈板鍛打節(jié)拍不穩(wěn)定影響,鉗指夾件包含但不限于以下9種情況:①第一、第三工位鉗指夾件,第五工位鉗指夾飛邊;②第二、第四工位鉗指夾件;③第三、第五工位鉗指夾件;④第一、第四工位鉗指夾件,第五工位鉗指夾飛邊;⑤第二、第五工位鉗指夾件;⑥第三工位鉗指夾件,第五工位鉗指夾飛邊;⑦第一、第四工位鉗指夾件;⑧第一、第五工位鉗指夾件;⑨第二工位鉗指夾件,第五工位鉗指夾飛邊。
經(jīng)過仔細觀察,第二工位鉗指夾件掉落情況與第五工位鉗指夾件掉落情況亦有區(qū)別:第二工位鉗指每次都能順利夾起鍛件,但在噴淋時受氣流沖擊,鍛件晃動,發(fā)生掉件;第五工位鉗指則經(jīng)常出現(xiàn)無法順利將鍛件夾起的情況。
根據(jù)觀察情況判斷,第二工位鉗指形狀與壓扁件兩端形狀匹配度不高,結(jié)合壓扁件兩端形狀,對第二工位鉗指豁口處進行打磨,提高夾件穩(wěn)定性,示意圖如圖2,圖3所示。
圖4是第五工位鉗指夾件示意圖,第五工位依靠圖5中綠色曲面與鍛件接觸,將件夾起。對于出現(xiàn)的無法順利將鍛件夾起現(xiàn)象,初步判斷為鉗指長度不夠,導(dǎo)致鍛件夾不緊,故將鉗指后側(cè)增加墊片進行調(diào)整。
更改完成后,第二工位掉件現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn),但因鉗指與紅熱鍛件接觸,且受力較大,豁口處磨損嚴(yán)重,壽命僅為1000件左右,磨損后,掉件現(xiàn)象再次出現(xiàn)。第五工位雖能將鍛件夾起,但又出現(xiàn)夾件過緊情況,部分鍛件兩端出現(xiàn)明顯壓印,鍛件偶爾因受夾取力較大而發(fā)生翹起,并掉落如圖6所示,掉件現(xiàn)象沒能徹底解決。
圖2 二鉗指夾件示意圖
圖3 二鉗指結(jié)構(gòu)示意圖
圖4 第五工位鉗指夾件示意圖
圖5 第五工位鉗指結(jié)構(gòu)示意圖
圖6 鍛件翹起示意圖
從第五工位鉗指新出現(xiàn)的夾件過緊狀況入手分析,之前出現(xiàn)的無法將鍛件夾起現(xiàn)象,并非由鉗指長度不足造成。由于鍛件外形通過模具型腔保證,具有良好的一致性,那么問題只能是由于步進梁每次運動的距離不一致造成。然而,其他品種在生產(chǎn)過程中同樣使用步進梁對鍛件進行夾取,卻未出現(xiàn)類似情況。
再次對鍛件傳遞過程進行分析發(fā)現(xiàn),第五工位掉件只在⑤、⑧兩種情況下發(fā)生,即是說,只有第一或第二工位夾件時,第五工位才會發(fā)生掉件現(xiàn)象,這就說明第一或第二工位夾件會影響步進梁的運動,變差為下料公差。履帶鏈板下料公差為+2/-1,當(dāng)坯料長度尺寸為正公差時,步進梁無法運動到預(yù)設(shè)位置,第五工位鍛件便發(fā)生掉落。第二工位鉗指夾件情況與第一工位鉗指夾件情況相同,因履帶鏈板壓扁模為開放式結(jié)構(gòu),即壓扁模無型腔結(jié)構(gòu),壓扁時金屬流動不受限制,故壓扁后鍛件的長度與坯料長度具有相關(guān)性。
這也就很好地解釋了為何第三、第四工位無掉件現(xiàn)象發(fā)生。第三、第四工位均采用托飛邊方式將鍛件抬起,坯料長度的偏差對飛邊大小的影響不大。這種形式不僅傳遞時穩(wěn)定性高,而且鉗指幾乎不會磨損。
其他品種生產(chǎn)時無掉件現(xiàn)象的原因亦是如此,齒輪類鍛件采用鐓粗工藝,傳遞時鉗指始終保持徑向夾取,不受長度偏差影響,故無掉件現(xiàn)象。而連桿類鍛件的坯料雖也沿軸向夾取,但壓扁時則具有型腔結(jié)構(gòu),有飛邊產(chǎn)生,每一工位都可通過托飛邊完成鍛件傳遞,且切、沖、校分為三個工序,切邊后鍛件直接落入傳送帶,傳至另一設(shè)備進行校正,不涉及切邊后鍛件的夾取。故坯料長度偏差不會對夾取造成影響。
以第三、第四工位傳遞原理為參考,對第二、第五鉗指(圖7、圖8)改為托件結(jié)構(gòu)。其中,第二工位鉗指主要對豁口形狀進行了更改,使壓扁后鍛件端頭部分能進入豁口中,隨步進梁上移,鍛件即被抬起;第五工位鉗指亦同理,為保證圖8中黃色曲面與鍛件接觸,對校正模結(jié)構(gòu)做了瘦身(圖9中綠色區(qū)域),以確保校正模外輪廓小于鍛件外輪廓。更改后,鉗指先與校正模接觸,隨步進梁上移,將鍛件抬起。
為徹底解決步進梁不能運動至預(yù)設(shè)位置的問題,將第一工位鉗指也改為托件結(jié)構(gòu),即將原夾件螺釘減短,只起限位作用,通過圖10中綠色區(qū)域托起坯料。
圖7 第二工位鉗指更改結(jié)構(gòu)示意圖
圖8 第五工位鉗指更改結(jié)構(gòu)示意圖
圖9 校正模更改結(jié)構(gòu)示意圖
圖10 第一工位鉗指更改結(jié)構(gòu)示意圖
經(jīng)過以上方案的實施,履帶鏈板掉件現(xiàn)象徹底解決,可連續(xù)生產(chǎn),班產(chǎn)高達1300余件,且鉗指壽命突破萬件。目前該設(shè)計理念已成功應(yīng)用至其他開放式壓扁及具有復(fù)合模結(jié)構(gòu)的鍛件中,保證了自動線高效、連續(xù)的生產(chǎn)。
本文重點介紹了自動線在使用步進梁傳遞壓扁類鍛件時出現(xiàn)的掉件現(xiàn)象及改進方案,并總結(jié)出開放式壓扁及具有復(fù)合模結(jié)構(gòu)鍛件的鉗指設(shè)計理念。希望通過本文的闡述能夠使鍛造行業(yè)同仁深入了解步進梁傳件原理,共同進步。