齒輪毛坯鍛造生產(chǎn)步進(jìn)梁自動送料系統(tǒng)的研究

孫辰坤 李丹鴻 李中成 陳相杰 郭長春

摘 要：為提高鍛造生產(chǎn)效率，本文以齒輪毛坯為例，依據(jù)其四工位成型工序，對鍛造生產(chǎn)步進(jìn)梁自動送料系統(tǒng)深入研究。介紹多工位步進(jìn)梁送料系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工作過程，分析整體式結(jié)構(gòu)、運動驅(qū)動部件及控制方案的設(shè)計思路，設(shè)計了步進(jìn)梁機械手，利用伺服驅(qū)動裝置，通過電氣控制進(jìn)行多工位送料，取代效率較低的人工送料，極大提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：齒輪毛坯；多工位自動送料；鍛造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.009

0 引言

傳統(tǒng)的鍛造生產(chǎn)由人工送料，依靠結(jié)構(gòu)簡單的定位塊，以及工人師傅的經(jīng)驗對材料進(jìn)行定位，定位不夠精確，生產(chǎn)效率極低，且?guī)磔^多的勞動力負(fù)擔(dān)。隨著技術(shù)的不斷革新，可編程控制器（PLC）逐漸應(yīng)用，PLC編程簡單，便于技術(shù)人員對其進(jìn)行操作，運行過程更為平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，不易受外界因素的干擾，大大提高了生產(chǎn)效率，基于PLC技術(shù)的熱模鍛壓力機步進(jìn)梁式多工位伺服自動送料系統(tǒng)逐漸應(yīng)用到鍛造生產(chǎn)中。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

四工位步進(jìn)梁式機械手由橫梁、縱梁、末端執(zhí)行器、傳感器、驅(qū)動箱以及驅(qū)動元件組成。因為步進(jìn)梁的安裝精度直接影響機械手的工作精度，因此針對機械手的工作特點開發(fā)專用的步進(jìn)式送料運動控制系統(tǒng)。步進(jìn)梁的伺服驅(qū)動裝置包括固定在右側(cè)的傳送桿端部的送進(jìn)伺服電機，而送進(jìn)伺服電機通過導(dǎo)線與控制裝置相連。

齒輪毛坯鍛造基本工藝如下：首先將初始棒料加熱至預(yù)鍛溫度，再把傳動帶送入主機與步進(jìn)梁配合，最后將成品通過輸送帶傳動到物料箱，具體如圖2所示。

2 機械手設(shè)計

壓力機多工位步進(jìn)梁伺服自動系統(tǒng)可以在X、Y、Z三個方向上，實現(xiàn)與壓機動作節(jié)拍一致的夾持、上升、前進(jìn)、下降、釋放、后退、夾持的循環(huán)動作，因此，其可以應(yīng)用于許多工位，例如儲料位、鐓粗位、成型位、切底位、出料位等多個工位上，將工件定距、步進(jìn)傳送。

三坐標(biāo)工件傳送系統(tǒng)大致可分為兩類：機械式工件傳送系統(tǒng)、電子式工件傳送系統(tǒng)[1]。機械式工件傳送系統(tǒng)傳動軸通過鏈輪與壓機曲柄軸連接而同步轉(zhuǎn)動。傳動軸通過凸輪將曲柄的旋轉(zhuǎn)周期分配給X向移動部、Z向升降部、Y向夾持部，實現(xiàn)了夾持、上升、前進(jìn)、下降、釋放、后退的操作周期，并將工件傳送到下一個工位，即實現(xiàn)送料的自動化，也就實現(xiàn)了三工位壓力機工作的自動化。電子式工件傳送系統(tǒng)以伺服電機為動力輸出裝置，在PLC控制下工作。動作的協(xié)調(diào)由壓機和控制器之間所交換的電子信號來控制。運動軌跡由PLC程序控制，可以適應(yīng)不同的模具間距。與機械式相比，具有可調(diào)性。所以本文利用的是電子式工件傳送系統(tǒng)對生產(chǎn)線的運動軌跡進(jìn)行編程。

根據(jù)步進(jìn)梁機械手[2]的運動情況，將四工位步進(jìn)梁式機械手設(shè)計成落地式結(jié)構(gòu)。其運動是通過伺服控制系統(tǒng)、主機提供能源從而實現(xiàn)聯(lián)動。設(shè)計的四工位步進(jìn)梁結(jié)構(gòu)俯視圖如圖3所示。

3 結(jié)論

步進(jìn)梁式機械手運動軌跡由PLC程序控制，可以適應(yīng)不同的模具間距，機械手可以準(zhǔn)確快速地傳輸各工位的工件，具有可調(diào)性，自動化程度高，操作簡單，提高生產(chǎn)效率。且設(shè)備剛性較好，結(jié)構(gòu)簡單，使用過程中維護(hù)十分方便，并且故障率低，一定程度上減少了維護(hù)等方面的成本，對機械化生產(chǎn)是十分有利的。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡建國.多工位傳遞模伺服送料機械手的研制[J].鍛壓技術(shù)，2012，37（05）：102-104.

[2]馬偉杰.實心階梯軸多工位冷精鍛自動化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].華中科技大學(xué)，2009.