文／齊鳳山，朱向濤，李志，高楊，楊金嶺·中信戴卡股份有限公司

在鍛造輪轂生產(chǎn)過(guò)程中需要將棒料集中放在加工前序軌道上，而且需要每根棒料逐漸供給鋸切機(jī)，這樣就需要設(shè)計(jì)一種鋸床棒料補(bǔ)進(jìn)供給送料裝置，以便能鋸切出指定等長(zhǎng)度棒料，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，進(jìn)一步提高效率，同時(shí)進(jìn)一步推進(jìn)公司生產(chǎn)線自動(dòng)化、少人化。

坯料下料方式缺點(diǎn)分析

⑴人工下料：勞動(dòng)強(qiáng)度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，從環(huán)保和人性化角度分析由于粉塵和噪聲的原因?qū)と松眢w呼吸系統(tǒng)和聽(tīng)力有傷害。

⑵沖床或剪床剪切下料：端面局部變形容易產(chǎn)生毛刺和裂紋。

⑶砂輪片切割：效率低，砂輪片材料損耗大。

⑷氣割：受設(shè)備影響功率較大。

⑸電火花切割：較為不適合鋁合金材料。

⑹水切割：借助機(jī)器人或固定噴嘴噴頭，水介質(zhì)用量大，循環(huán)除異味較麻煩。

⑺鋸切：耗材主要是帶鋸條或圓鋸片，使用較為方便。

坯料鋸切過(guò)程注意事項(xiàng)

鍛造鋁合金車(chē)輪坯料一般是帶鋸進(jìn)行下料作業(yè)的，原料有擠壓棒和鑄棒等。

鋸切棒料必須是質(zhì)控部門(mén)檢驗(yàn)合格的棒料，具備質(zhì)控部門(mén)的質(zhì)量合格單據(jù)；鋸切的端面根據(jù)要求進(jìn)行光整處理，消除鋸痕對(duì)車(chē)輪表面的影響，操作人員100%自檢表面質(zhì)量，異常品單獨(dú)碼放，并進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)整；鋸切后的棒料100%進(jìn)行“批號(hào)與合金牌號(hào)”打號(hào)標(biāo)識(shí)，打號(hào)位置為端面中心部位。

鋸切后的棒料碼放過(guò)程中須輕拿輕放，不允許出現(xiàn)表面及端面磕傷情況，如有磕碰傷棒料須單獨(dú)碼放并標(biāo)識(shí)以待處理。碼放入筐后要求狀態(tài)卡標(biāo)識(shí)清楚爐次號(hào)、鋸切時(shí)間、操作人員及坯料數(shù)量。

下料計(jì)算的依據(jù)是鍛前鍛后鋁合金材料在塑性變形過(guò)程中體積不變的定律。

鍛造鋁合金車(chē)輪的成形工藝方案

鍛造鋁合金車(chē)輪的成形工藝方案：棒料鋸切→棒料加熱→旋轉(zhuǎn)鍛→初鍛→終鍛→切邊→旋壓→車(chē)加工→銑加工→裝配氣門(mén)嘴→質(zhì)量檢測(cè)→包裝發(fā)貨。

首先，鍛造毛坯工步設(shè)計(jì)使用鍛造模擬軟件進(jìn)行過(guò)程模擬。通過(guò)模擬可發(fā)現(xiàn)初始模具結(jié)構(gòu)、毛坯工步設(shè)計(jì)的問(wèn)題，經(jīng)調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)，將理想結(jié)果輸出為最終優(yōu)化設(shè)計(jì)方案以及3D、2D 加工圖紙，并據(jù)此進(jìn)行實(shí)物模具加工。模具鍛造毛坯變形工步設(shè)計(jì)一次成形，實(shí)際鍛造試制工作一次性完成。

鋸床棒料夾持補(bǔ)進(jìn)送給自動(dòng)化裝置

機(jī)械結(jié)構(gòu)介紹

此自動(dòng)化裝置見(jiàn)圖1，鋸床棒料夾持補(bǔ)進(jìn)送給自動(dòng)化裝置按功能分類(lèi)如下。

圖1 一種鋸床棒料夾持補(bǔ)進(jìn)送給自動(dòng)化裝置示意圖

⑴鋸切部分：鋸條、鋸條扳角度輥、鋸條帶動(dòng)輪、帶動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸、帶動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸機(jī)架、橫梁、鋸條扳角度轉(zhuǎn)軸。

⑵棒料傳輸部分：機(jī)器人、機(jī)器人夾爪、鏈輪及鏈子、裝置整體框架、伺服電機(jī)1、電機(jī)固定支架、輥輪、軸承組件、傳動(dòng)軸。

⑶頂起部分：棒料升舉托架、氣缸、導(dǎo)柱導(dǎo)套、氣缸機(jī)架。

⑷夾持送進(jìn)部分：軸承組件、夾板(左右各一個(gè))、伺服電機(jī)2、絲杠、減速機(jī)1、聯(lián)軸器1、伺服電機(jī)3、直線導(dǎo)軌、棒料夾爪(左右各一個(gè))、軸承組件、傳動(dòng)軸、左右正反絲杠、聯(lián)軸器2、減速機(jī)2、U 形框架、直線導(dǎo)軌。

⑸限位定量部分：定尺氣缸、活塞桿、定尺。

⑹基礎(chǔ)框架：裝置整體框架、立柱框體、可調(diào)底座。

零部件結(jié)構(gòu)功能及相互位置

機(jī)器人置于地面底座上，機(jī)器人夾爪置于機(jī)器人手臂上。棒料升舉托架連接于氣缸活塞桿上，導(dǎo)柱導(dǎo)套置于氣缸機(jī)架上，氣缸置于氣缸機(jī)架中。鏈輪及鏈子置于裝置整體框架中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)輥輪旋轉(zhuǎn)，其動(dòng)力來(lái)源于伺服電機(jī)1，電機(jī)固定支架焊接固定于立柱框體左側(cè)，定尺氣缸焊接固定于立柱框體內(nèi)側(cè)，活塞桿端頭固接于定尺上，光電開(kāi)關(guān)固定于裝置整體框架上端面，軸承組件固定于立柱框體內(nèi)側(cè)，直線導(dǎo)軌置于U 形框架上。夾板在直線導(dǎo)軌上滑動(dòng)，伺服電機(jī)2 主軸連接聯(lián)軸器2 和減速機(jī)2 主軸并與左右正反絲杠左端連接，左右正反絲杠穿于軸承組件中，其左右穿過(guò)夾板中實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、居中夾持或松開(kāi)鋸切前棒料。絲杠左端置于軸承組件中旋轉(zhuǎn)，右端穿過(guò)U 形框架絲扣連接減速機(jī)1，減速機(jī)1 與聯(lián)軸器1 主軸連接，聯(lián)軸器1 主軸與伺服電機(jī)3 主軸連接。U 形框架置于直線導(dǎo)軌上，立柱框體連接于下端可調(diào)底座置于地上，棒料夾爪通過(guò)螺栓連接于夾板(左右各一個(gè))端側(cè)。鏈輪和輥輪穿過(guò)傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸置于裝置整體框架上。一對(duì)鋸條扳角度輥目的是保證鋸條垂直鋸切，帶動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸機(jī)架上的伺服電機(jī)帶動(dòng)鋸條帶動(dòng)輪和帶動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)，鋸條帶動(dòng)輪帶動(dòng)鋸條旋轉(zhuǎn)。橫梁水平固接于置于地上的帶動(dòng)輪轉(zhuǎn)軸機(jī)架上。鋸條扳角度轉(zhuǎn)軸穿過(guò)橫梁上的孔。鋸條扳角度轉(zhuǎn)軸穿過(guò)鋸條扳角度輥并且其下端用卡簧卡住鋸條扳角度輥，防止鋸條扳角度輥旋轉(zhuǎn)掉落。

自動(dòng)化方案實(shí)施過(guò)程

第一步：將整根長(zhǎng)棒料置于輥輪形成的聯(lián)排軌道后(右)端，伺服電機(jī)2 旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)左右正反絲杠旋轉(zhuǎn)，夾板(左右各一個(gè))在直線導(dǎo)軌上滑動(dòng)帶動(dòng)棒料夾爪(左右各一個(gè))居中夾持鋸切前棒料；隨后，定尺氣缸的活塞桿帶動(dòng)定尺上舉伸出輥輪形成的聯(lián)排軌道，擋住棒料左端頭。

第二步：伺服電機(jī)3 帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)U 形框架在直線導(dǎo)軌上前行滑動(dòng)。被夾持鋸切前棒料左端頭頂住定尺右端面，光電開(kāi)關(guān)信號(hào)(圖中沒(méi)畫(huà)出)反饋給伺服電機(jī)3 停轉(zhuǎn)，U 形框架在直線導(dǎo)軌上停止前進(jìn)滑動(dòng)；鋸條向下運(yùn)動(dòng)切掉棒料多余頭部10mm，伺服電機(jī)3 繼續(xù)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)U 形框架在直線導(dǎo)軌繼續(xù)前行滑動(dòng)，被夾持棒料一同前行，根據(jù)鋸切長(zhǎng)度前行距離，由伺服電機(jī)3 尾端編碼器控制達(dá)到行進(jìn)距離后，伺服電機(jī)3 停轉(zhuǎn)，棒料停止運(yùn)動(dòng)；鋸條扳角度輥保證鋸條垂直鋸切，鋸條帶動(dòng)輪帶動(dòng)鋸條旋轉(zhuǎn)，鋸條下行鋸切棒料，鋸切棒料額定尺寸后，鋸條上行。

第三步：伺服電機(jī)1 旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鏈輪及鏈子旋轉(zhuǎn)，前排12 個(gè)輥輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鋸切后棒料前行至棒料升舉托架上，側(cè)面光電開(kāi)關(guān)信號(hào)反饋伺服電機(jī)1 停止轉(zhuǎn)動(dòng)；在導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向作用下，氣缸活塞桿連接的棒料升舉托架舉起鋸切后棒料；機(jī)器人將鋸切后棒料夾走，氣缸活塞桿退回；鋸切完成后伺服電機(jī)3 繼續(xù)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)U 形框架在直線導(dǎo)軌上前行滑動(dòng)，被夾持鋸切前棒料一同前行，前行距離為鋸切長(zhǎng)度，由伺服電機(jī)19端編碼器控制達(dá)到距離后，伺服電機(jī)3停轉(zhuǎn)，鋸切前棒料停止運(yùn)動(dòng)。鋸條下行鋸切棒料定尺下一段，機(jī)器人將鋸切下的棒料夾走；分配給后序不同軌道或工序，如此反復(fù)實(shí)現(xiàn)鋸切等長(zhǎng)棒料。

結(jié)束語(yǔ)

本裝置整體解決方案將鋁或其他合金棒料按照鋸切指定長(zhǎng)度進(jìn)行鋸切，而且能將鋁或其他合金棒料在鋸切加工軌道上穩(wěn)定的定尺鋸切，在使用中能夠自動(dòng)調(diào)整棒料長(zhǎng)度來(lái)適應(yīng)生產(chǎn)不同大小的輪轂要求，并且能適用不同粗細(xì)棒料，產(chǎn)量穩(wěn)定、運(yùn)行成本可控、質(zhì)量可靠。該自動(dòng)化裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、適應(yīng)范圍廣、自動(dòng)化程度高、安全穩(wěn)定加工標(biāo)準(zhǔn)化等突出優(yōu)點(diǎn)。提高了效率，節(jié)省了人力，為進(jìn)一步推進(jìn)公司生產(chǎn)線自動(dòng)化、少人化提供了有利幫助。