自動線步進梁傳件工藝研究

文/侯旭，閆東奇，李鵬鵬·一汽鍛造（吉林）有限公司

當今，自動化技術已經成為社會現代化水平的重要標志，在工業生產中，采用自動化技術不僅可以減少人力，還能提高生產效率，保證產品一致性。實現全自動化已逐步成為各行業的重點發展方向。

近幾年一汽鍛造已新建多條自動化生產線，并逐步將各類產品轉移至自動線生產。在各工位成形工藝穩定的前提下，若想保證自動線高效、連續生產，各工位間傳遞的穩定性至關重要。

下文將以履帶鏈板為例，就如何保證自動線步進梁穩定傳遞壓扁類鍛件進行簡要介紹。

傳件方式簡介

步進梁工作原理

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，該結構具有同步性高、傳遞速度快，占用空間小等優勢，通過鉗指依次將件傳遞到下一工位，直至鍛打完成。履帶鏈板所用結構的工作原理如圖1所示。

坯料由一工位運動至五工位分別完成上料、壓扁、預鍛、終鍛、切沖校五個工序。當某工位有件時，步進梁向內運動，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。

鉗指設計要求

該結構中，完全依靠鉗指與鍛件接觸完成傳遞，且鍛件在傳遞過程中，噴淋機構產生的氣流會對鍛件進行沖擊，設計時就需要保證鉗指既能將鍛件夾緊、夾穩，又不會在鍛件表面壓出痕跡。

問題描述

履帶鏈板鍛件在傳遞過程中，二、五工位經常發生掉件現象，不能連續生產，且當有鍛件掉落時，若不能及時停止設備滑塊運動，將引發安全事故，存在安全隱患。針對該問題，筆者深入地展開了分析，經過對鉗指結構的多次改進，不僅成功解決了掉件問題，而且總結出一套標準化設計方案，并在其他類似產品上成功推廣。

圖1 步進梁、鉗指示意圖

解決過程

鍛件傳遞過程

由于履帶鏈板第五工位為切、沖、校一體的復合模，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，即是說當第五工位有鍛件時，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，且受初期調試階段履帶鏈板鍛打節拍不穩定影響，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。

初步方案

經過仔細觀察，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，發生掉件；第五工位鉗指則經常出現無法順利將鍛件夾起的情況。

根據觀察情況判斷，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。對于出現的無法順利將鍛件夾起現象，初步判斷為鉗指長度不夠，導致鍛件夾不緊，故將鉗指后側增加墊片進行調整。

更改完成后，第二工位掉件現象明顯好轉，但因鉗指與紅熱鍛件接觸，且受力較大，豁口處磨損嚴重，壽命僅為1000件左右，磨損后，掉件現象再次出現。第五工位雖能將鍛件夾起，但又出現夾件過緊情況，部分鍛件兩端出現明顯壓印，鍛件偶爾因受夾取力較大而發生翹起，并掉落如圖6所示，掉件現象沒能徹底解決。

圖2 二鉗指夾件示意圖

圖3 二鉗指結構示意圖

圖4 第五工位鉗指夾件示意圖

圖5 第五工位鉗指結構示意圖

圖6 鍛件翹起示意圖

根本原因

從第五工位鉗指新出現的夾件過緊狀況入手分析，之前出現的無法將鍛件夾起現象，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，其他品種在生產過程中同樣使用步進梁對鍛件進行夾取，卻未出現類似情況。

再次對鍛件傳遞過程進行分析發現，第五工位掉件只在⑤、⑧兩種情況下發生，即是說，只有第一或第二工位夾件時，第五工位才會發生掉件現象，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，當坯料長度尺寸為正公差時，步進梁無法運動到預設位置，第五工位鍛件便發生掉落。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構，即壓扁模無型腔結構，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性。

這也就很好地解釋了為何第三、第四工位無掉件現象發生。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定性高，而且鉗指幾乎不會磨損。

其他品種生產時無掉件現象的原因亦是如此，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構，有飛邊產生，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。

最終方案

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）改為托件結構。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，對校正模結構做了瘦身（圖9中綠色區域），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設位置的問題，將第一工位鉗指也改為托件結構，即將原夾件螺釘減短，只起限位作用，通過圖10中綠色區域托起坯料。

效果驗證

圖7 第二工位鉗指更改結構示意圖

圖8 第五工位鉗指更改結構示意圖

圖9 校正模更改結構示意圖

圖10 第一工位鉗指更改結構示意圖

經過以上方案的實施，履帶鏈板掉件現象徹底解決，可連續生產，班產高達1300余件，且鉗指壽命突破萬件。目前該設計理念已成功應用至其他開放式壓扁及具有復合模結構的鍛件中，保證了自動線高效、連續的生產。

結束語

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的掉件現象及改進方案，并總結出開放式壓扁及具有復合模結構鍛件的鉗指設計理念。希望通過本文的闡述能夠使鍛造行業同仁深入了解步進梁傳件原理，共同進步。