齒輪毛坯鍛造生產步進梁自動送料系統的研究

孫辰坤 李丹鴻 李中成 陳相杰 郭長春

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

關鍵詞：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

傳統的鍛造生產由人工送料，依靠結構簡單的定位塊，以及工人師傅的經驗對材料進行定位，定位不夠精確，生產效率極低，且帶來較多的勞動力負擔。隨著技術的不斷革新，可編程控制器（PLC）逐漸應用，PLC編程簡單，便于技術人員對其進行操作，運行過程更為平穩，定位準確，不易受外界因素的干擾，大大提高了生產效率，基于PLC技術的熱模鍛壓力機步進梁式多工位伺服自動送料系統逐漸應用到鍛造生產中。

1 系統總體結構

四工位步進梁式機械手由橫梁、縱梁、末端執行器、傳感器、驅動箱以及驅動元件組成。因為步進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專用的步進式送料運動控制系統。步進梁的伺服驅動裝置包括固定在右側的傳送桿端部的送進伺服電機，而送進伺服電機通過導線與控制裝置相連。

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

2 機械手設計

壓力機多工位步進梁伺服自動系統可以在X、Y、Z三個方向上，實現與壓機動作節拍一致的夾持、上升、前進、下降、釋放、后退、夾持的循環動作，因此，其可以應用于許多工位，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、步進傳送。

三坐標工件傳送系統大致可分為兩類：機械式工件傳送系統、電子式工件傳送系統[1]。機械式工件傳送系統傳動軸通過鏈輪與壓機曲柄軸連接而同步轉動。傳動軸通過凸輪將曲柄的旋轉周期分配給X向移動部、Z向升降部、Y向夾持部，實現了夾持、上升、前進、下降、釋放、后退的操作周期，并將工件傳送到下一個工位，即實現送料的自動化，也就實現了三工位壓力機工作的自動化。電子式工件傳送系統以伺服電機為動力輸出裝置，在PLC控制下工作。動作的協調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，可以適應不同的模具間距。與機械式相比，具有可調性。所以本文利用的是電子式工件傳送系統對生產線的運動軌跡進行編程。

根據步進梁機械手[2]的運動情況，將四工位步進梁式機械手設計成落地式結構。其運動是通過伺服控制系統、主機提供能源從而實現聯動。設計的四工位步進梁結構俯視圖如圖3所示。

3 結論

步進梁式機械手運動軌跡由PLC程序控制，可以適應不同的模具間距，機械手可以準確快速地傳輸各工位的工件，具有可調性，自動化程度高，操作簡單，提高生產效率。且設備剛性較好，結構簡單，使用過程中維護十分方便，并且故障率低，一定程度上減少了維護等方面的成本，對機械化生產是十分有利的。

參考文獻：

[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，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關鍵技術研究[D].華中科技大學，2009.