汽車前軸萬噸自動化鍛造生產(chǎn)線

文／胡學星，房田振，王夕鋒·諸城市義和車橋有限公司

傳統(tǒng)汽車前軸鍛造采用人工操作生產(chǎn)，勞動強度大，工作環(huán)境差。為響應國家智能化戰(zhàn)略號召和新舊動能轉換，打造和提升產(chǎn)品競爭力，緩解鍛造行業(yè)苦、累、臟的現(xiàn)象。結合前兩條鍛造線的使用經(jīng)驗，我公司于2017年2月份開始籌建萬噸前軸自動化鍛造線(圖1)，于2018年7月份投產(chǎn)運行。

生產(chǎn)線概述

該生產(chǎn)線投資1700多萬元，可生產(chǎn)40～160kg范圍內(nèi)前軸鍛件，設計節(jié)拍2.5～3分鐘/件，年生產(chǎn)能力8～10萬件(兩班制)。鍛件合格率達到98%，鍛件材料利用率85%以上，該前軸鍛造線工藝流程為：自動上料→中頻感應加熱→3道次精輥→彎曲、模鍛→熱切邊→熱校正。

設備概述

整線配置設備8臺，包含1臺1250kW中頻感應加熱裝置、1臺ZGD1000自動輥鍛機、1臺10000t摩擦壓力機、2臺1600t電動螺旋壓力機、3臺KUKA KR360F機器人。建設成功的萬噸前軸自動化鍛造線如圖2所示。

⑴1250kW中頻感應加熱裝置。

1250kW中頻感應加熱裝置為重慶恒銳生產(chǎn)。叉車將坯料置于儲料平臺，氣動翻料機構按照設定指令節(jié)拍自動進入加熱爐內(nèi)感應加熱，測溫系統(tǒng)采用國際先進的德國Impac公司IS310遠紅外測溫儀，實現(xiàn)材料溫度精準控制。出料時經(jīng)三級分選裝置，根據(jù)加熱后材料溫度值，自動分選出溫度低和溫度高的圓鋼，實現(xiàn)加熱溫度精準控制，避免材料加熱過高或過低出現(xiàn)內(nèi)部組織晶粒的不均勻，影響產(chǎn)品的內(nèi)部組織。對前軸質(zhì)量提高做好保障，分類存放，加熱合格的材料經(jīng)喂料裝置，進入下道工序生產(chǎn)。

⑵ZGD1000自動輥鍛機。

ZGD1000自動輥鍛機為北京機電研究所生產(chǎn)設備，輥鍛最大毛坯直徑160mm，與機械手聯(lián)動配合操作使用，機械手可橫向縱向移動并進行180°旋轉送料，將工件送入各個工位進行三道次輥鍛。

該工序兼有鍛和軋的特點，產(chǎn)品精度高、表面粗糙度小、鍛件質(zhì)量好，節(jié)約金屬原材料，生產(chǎn)效率高，在錘上拔長時需要多次打擊，輥鍛上只要輾壓幾次，輥鍛變形是連續(xù)靜壓變形，因為輥鍛時金屬纖維組織連續(xù)按鍛件外輪廓分布，組織均勻力學性能好，精密輥鍛后無需加工，避免了流線切斷或外露的不利。

圖1 萬噸前軸自動化鍛造線布局圖

圖2 萬噸前軸自動化鍛造線

輥鍛連續(xù)轉動，沒有沖擊與振動，金屬和模具間相對滑動少，所需設備噸位小，因為輥鍛過程是連續(xù)的變形過程，變形的每一瞬間只與一個截面進行接觸，勞動條件好易于實現(xiàn)自動化，對于前軸這樣變截面的復雜形狀輥鍛，是屬于剛體的嚙合運動和金屬在型腔內(nèi)塑性流動交織在一起的復雜過程。輥鍛后前軸直坯成形，為后工序壓彎模鍛做好準備。

⑶10000t摩擦壓力機。

10000t摩擦壓力機（圖3）為青鍛公司生產(chǎn)，對輥鍛后的直坯前軸鍛件進行彎曲和模鍛成形。該設備重量為672t，地面以上高度10.55m，屬于螺旋壓力機的一種傳統(tǒng)結構形式，電機帶動兩個摩擦輪同時轉動，當兩摩擦輪交替接觸兩側飛輪后，實現(xiàn)飛輪的正反轉，帶動螺桿下端滑塊上下運動。實現(xiàn)對鍛件公稱力10000t的瞬間打擊。鍛件整體打擊力度變大后致密度提高，內(nèi)部組織緊實，鍛件外觀光滑，成形飽滿，邊角R弧等處，過渡圓滑，鍛件質(zhì)量明顯提高，鍛件質(zhì)量水平達到新的高度，產(chǎn)品競爭實力提高。

圖3 10000t摩擦壓力機

圖4 機器人上下料

⑷1600噸電動螺旋壓力機。

兩臺EPC型1600噸電動螺旋壓力機對成形后鍛件進行飛邊切除和直線度校直。該壓力機結構緊湊，傳動鏈短、打擊速度快、能耗低、效率高、操作維修方便。根據(jù)鍛件成形工藝，電動機上的小齒輪帶動大齒輪作正反向旋轉帶動滑塊上下運動，回程到某一距離后電動機斷電，由飛輪儲蓄的能量帶動滑塊上行，只有在壓制鍛件和回程時工作，所以節(jié)電效果明顯。

⑸KUKA KR360F機器人。

三臺KUKA KR360F六軸機器人(圖4)，為鍛造專用機器人，耐熱防塵設計，所夾持坯料在1300℃時仍保持良好的工作狀態(tài)。Windows操作系統(tǒng)，觸屏面板，6D空間控制鼠標，每種不同產(chǎn)品設定不同程序，每次轉產(chǎn)時調(diào)出程序即可生產(chǎn)。三臺機器人分別布置在彎曲、模鍛工序、熱切邊工序、熱校正工序的取料送料，替代人工運料翻料，節(jié)拍運行平穩(wěn)可靠。

結束語

該生產(chǎn)線整線設備周圍用安全圍欄包裹，當人員進入護欄區(qū)域，該區(qū)域設備自行停止工作，避免生產(chǎn)時對人身造成傷害，從進料開始各工序間信號連接，全自動運行，各設備之間銜接完善、合理可靠，運行狀況協(xié)調(diào)流暢。

鍛造行業(yè)由于特殊的工藝要求，存在石墨乳、高溫、噪聲等污染，工作環(huán)境非常惡劣，招工困難，隨著科技的發(fā)展和自動化水平的提高，應用機器人代替人工是鍛造行業(yè)的發(fā)展方向，以上為我公司新上的鍛造線情況，希望能為行業(yè)自動化改進提供參考。