鍛造自動化生產(chǎn)線工藝問題與對策研究

摘 要： 隨著科技的不斷進(jìn)步，自動化技術(shù)在生產(chǎn)企業(yè)的應(yīng)用有效節(jié)約了人力勞動成本，提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。文章以某精密鍛造有限公司鍛造自動化生產(chǎn)線項目為例，對項目中存在的加工效率低與黏膜問題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)對策，以期為相關(guān)行業(yè)工作者提供些許參考。

關(guān)鍵詞： 鍛造工藝;自動化生產(chǎn)線;問題;優(yōu)化對策

一、 引言

鍛造自動化生產(chǎn)通過機(jī)械設(shè)備代替人工，有效解決了鍛造企業(yè)招工難的問題，為鍛造企業(yè)的快速發(fā)展提供了有力支持。但是因為不同鍛造企業(yè)的產(chǎn)品、工藝以及自動化裝備等都存在較大差異，所以在實際鍛造自動化生產(chǎn)線實施過程中，仍然會存在效率低、產(chǎn)品黏膜等問題。只有針對具體問題深入分析，采取有效措施加以改善，才能突破現(xiàn)有行業(yè)發(fā)展瓶頸。

二、項目概況

某精密鍛造有限公司鍛造自動化生產(chǎn)線項目，共包含兩條自動化鍛造產(chǎn)線，其加工環(huán)節(jié)相對復(fù)雜，包括中頻爐加熱、自動墩粗、自動清洗機(jī)、自動定位、機(jī)器人搬運(yùn)、自動潤滑冷卻、自動訂料等多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。項目均采用自動化控制技術(shù)進(jìn)行加工和處理，配套機(jī)器人一共有8個，項目總投資大概在三百萬左右。

（一）鍛造自動化生產(chǎn)線加工效率較低

在項目中我們首先遇到的一個問題是效率問題，在該問題上經(jīng)過多次調(diào)試試驗，無論是測試階段還是實際運(yùn)行階段，自動化加工產(chǎn)線的節(jié)拍始終無法達(dá)到預(yù)期設(shè)定值，甚至部分機(jī)器作業(yè)速度低于人工作業(yè)速度，導(dǎo)致自動化生產(chǎn)線的優(yōu)勢無法得到充分發(fā)揮。

為了進(jìn)一步明確造成該類問題的原因，工藝人員和技術(shù)人員進(jìn)行了會議研究，經(jīng)過討論后，確定該自動化鍛造生產(chǎn)線的加工工藝上基本沒有問題，只有采取當(dāng)前工藝才能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。因此要想提升工藝效率，只能從兩方面入手，一方面是改進(jìn)設(shè)備機(jī)器，另一方面是優(yōu)化作業(yè)流程，而該項目中所采用的機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)可調(diào)整性不強(qiáng)，基本上也沒有很大的優(yōu)化空間。最后經(jīng)過電氣工程師和編程技術(shù)人員討論，發(fā)現(xiàn)該項目每條鍛造自動化生產(chǎn)線的四個機(jī)器人中第一個機(jī)器人的操作速度存在過快現(xiàn)象，這就導(dǎo)致后面的機(jī)器人操作頻率無法與其匹配，中間存在較大的工藝偏差，所以整體的鍛造效率無法得到可靠保障。該項目中第一個機(jī)器人的工作內(nèi)容主要是執(zhí)行墩粗工藝操作，具體的流程如下：機(jī)器人抓到產(chǎn)品后，將其放到?jīng)_床里面，然后松開回到原位，車床內(nèi)的產(chǎn)品經(jīng)過一次鍛造之后，機(jī)器人再進(jìn)去將鍛造好的產(chǎn)品夾出來放到下一個工位繼續(xù)加工。這個流程并不存在問題，但是如果與人工操作模式進(jìn)行對比即可發(fā)現(xiàn)，人為在切換工段的時候，會提前進(jìn)行主觀預(yù)判，從而實現(xiàn)兩道工序之間的無縫對接，而機(jī)器人操作是通過程序指令執(zhí)行操作，每一個步驟都是按部就班的，所以中間就會累積一些工段銜接的時間差。

機(jī)器人由程序控制逐步操作的屬性是無法改變的，所以要進(jìn)行優(yōu)化，可以考慮是否能夠?qū)Σ糠至鞒踢M(jìn)行簡化，省略不必要的步驟，從而提高機(jī)器人操作效率。比如在原有機(jī)器人操作流程當(dāng)中，機(jī)器人要重復(fù)從沖床中抓取鍛打產(chǎn)品，兩個動作來回必然會造成時間浪費(fèi)，而如果在機(jī)器人第一次將產(chǎn)品送入沖床時，抓手直接在原地等待，等到鍛造完成后直接抓取出來，這樣就會省去中間往返的時間。機(jī)器人的存在實際上與鍛造沖床工位并無沖突，所以這種優(yōu)化思路理論上具有可行性。該項目經(jīng)過機(jī)械工程師和編程人員的反復(fù)現(xiàn)場測繪模擬，也充分證實了這種優(yōu)化方法是可以實現(xiàn)的，最后經(jīng)過對機(jī)器人操作動作的改變以及對模具配套工藝的微調(diào)，鍛造生產(chǎn)線節(jié)拍加快了三分之一，效果十分顯著。

（二）鍛造自動化生產(chǎn)線粘膜問題突出

除了鍛造效率低下問題以外，產(chǎn)品粘模具問題在該項目當(dāng)中體現(xiàn)的也比較明顯，出現(xiàn)該類問題會導(dǎo)致生產(chǎn)線停滯，影響生產(chǎn)進(jìn)度。造成該類問題發(fā)生的原因主要是鍛造工藝需要在高溫環(huán)境下進(jìn)行，產(chǎn)品融化后容易與模具產(chǎn)生黏連。針對該類問題，主要有四種應(yīng)對思路：一是通過人工對黏膜部分清理;二是給模具涂抹脫模劑，增加模具的潤滑度，從而降低其黏著產(chǎn)品物料的概率;三是在模具的上端部分安裝液壓機(jī)設(shè)備，通過液壓作用實時將鍛打產(chǎn)品從模具上頂下來，這樣可以有效避免黏膜問題的發(fā)生;四是通過改變模具設(shè)計來提高模具防黏性能，從而避免黏膜問題的發(fā)生。

人工敲打清理黏膜物質(zhì)的方法需要耗費(fèi)一定的人力和成本，給模具涂抹脫模劑的優(yōu)化手段操作起來則更為方便，但是在該項目的鍛造自動化生產(chǎn)線當(dāng)中，該方法也存在一定的弊端。在以往人工操作模式下，人們涂抹脫模劑并非是一項機(jī)械化的工作，可以通過人們觀感、手感等，來對脫模劑的使用情況進(jìn)行合理控制，比如用量多少等。而自動化生產(chǎn)模式下，脫模劑的使用直接由機(jī)器人完成，機(jī)器人只是專注執(zhí)行一種程序指令，至于這個指令正確與否，執(zhí)行的是否完善，機(jī)器人并不會做出主觀判斷，但是根據(jù)車間實際生產(chǎn)情況的變化，脫模劑的噴涂量并不會一直固定不變。對此，我們借鑒上文提到的使用液壓機(jī)把黏膜產(chǎn)品頂出來的思路，關(guān)鍵點在于如何精確控制自動化液壓機(jī)作業(yè)時間點，讓它能夠在產(chǎn)品鍛打的一瞬間就把產(chǎn)品頂出來。要實現(xiàn)該目標(biāo)，需要綜合考量壓機(jī)行程、下來的時間、打擊的壓力、回彈的速度等一系列因素，且要保證這些因素變化狀態(tài)下可控，難度較高。基于此，該項目設(shè)計過程中轉(zhuǎn)變了固有思路，考慮到電氣控制效果無法得到實現(xiàn)，可以使用機(jī)械直接控制來實現(xiàn)。與電氣控制相比，機(jī)械控制的時間節(jié)點都是明確的，可以有效保證作業(yè)節(jié)點的緊密性。對此，我們進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計：將自動化液壓機(jī)設(shè)備原有的控制機(jī)構(gòu)拆除，而后重新裝上了機(jī)械控制機(jī)構(gòu)，通過硬彈簧機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)每次打擊回來的瞬間將產(chǎn)品頂出來，這樣產(chǎn)品與模具接觸的時間就會大大縮短，黏膜問題會得到有效改善。

三、 結(jié)語

綜上，項目通過更改模具和動作，整個生產(chǎn)節(jié)拍縮短了三分之一;通過拆除液壓控制機(jī)構(gòu)，換上機(jī)械機(jī)構(gòu)，在硬彈簧機(jī)構(gòu)的作用下實現(xiàn)每次打擊回來的瞬間將產(chǎn)品頂出來，解決了黏膜問題。項目鍛造自動化產(chǎn)線的順利實施，不僅為該項目企業(yè)解決了長期以來滯留的問題，而且也為整個鍛壓行業(yè)的生產(chǎn)線改造起到了良好的示范作用。與此同時，該項目實施過程中也積累了相當(dāng)豐富鍛造自動化產(chǎn)線優(yōu)化改進(jìn)經(jīng)驗，這對于幫助其他同類產(chǎn)品企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)線升級改造具有重要意義。

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作者簡介：? 曹石松，南京力泰智能科技有限公司。