全自動分體式800輥鍛機的設計及應用

艾志超

摘要：隨著我國汽車制造業的不斷發展壯大，帶動了我國鍛壓行業的蓬勃發展。鍛造作為傳統的熱加工行業，許多鍛造廠的鍛造工藝和鍛造設備還比較落后，生產過程中能耗高、污染大、產能低、生產環境惡劣，已經不能滿足當下環境政策及市場需求。而全自動分體式800輥鍛機以其具有生產線投資少、生產效率高、鍛件質量優良、對廠房要求低等優點獲得了迅速發展的契機。

關鍵詞：鍛造;輥鍛機;機械手;可控制編程系統

0? 引言

輥鍛機是一種鍛壓機械，它是利用一對相向旋轉的扇形模具使坯料產生塑性變形，從而獲得所需鍛件或鍛坯的鍛造工藝。輥鍛工藝大多數用于變形延伸為主的鍛造過程，除了可以模鍛制坯，對長軸及板件類中的某些工件可實現終成型輥鍛。因此在鍛造領域中，鍛件分為制坯輥鍛和成型輥鍛兩類，而輥鍛機是專門為輥鍛工藝設計、制造的專用設備。該設備結構簡單、易操作，與整體模鍛相比可減少設備噸位70-90%，配備輥鍛機械手、上下料機構及計算機控制，可取代人工操作實現自動化生產，因此他比模鍛有著較高的技術經濟優勢。凡是幾何形狀復雜、厚度差較大的模鍛件，如連桿、前軸、曲軸、履帶等鍛件均可采用初成型輥鍛工藝。

1? 全自動分體式800輥鍛機主要技術參數

上、下軋輥中心距? ? ? ? ? ?800mm

軋輥轉速? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 30r/min

軋輥有效寬度? ? ? ? ? ? ? ? 850mm

軋制毛坯直徑? ? ? ? ? ? ? ? 40-125mm

軋制毛坯長度? ? ? ? ? ? ? ? 30-1400mm

最大模具角度? ? ? ? ? ? ? ? 220°

機械手縱向最大行程? ? ? ?2600mm

機械手縱向最大線速度? ? 1200mm/s

機械手橫向最大行程? ? ? ?800mm

機械手橫向最大線速度? ? 1000mm/s

機械手旋轉角度? ? ? ? ? ? ? 0-90°

取出機構最大行程? ? ? ? ? ?2350mm

傳送機構對大行程? ? ? ? ? ?4860mm

2? 全自動分體式800輥鍛機的結構特點

主要由輥鍛機主體、機械手、喂料器、取出裝置和運輸鏈等部分組成。

2.1 輥鍛機主體結構及工作原理

輥鍛機主體共分為十個部件即：①機身;②軋輥部分;③離合器制動器;④傳動系統;⑤安全防護罩;⑥空氣系統;⑦水冷系統;⑧潤滑系統;⑨飛輪制動器;⑩慢速調車。

輥鍛模具安裝在左右立柱兩側滑動軸承中的上、下軋輥上，上軋輥和下軋輥通過1：1傳動比的齒輪互相嚙合，進行同步、反向運動進行軋制。而軋輥的動力來源于主電機及慢速調車液壓馬達。主電機通過皮帶傳動帶動飛輪，飛輪與單盤摩擦離合器安裝在高速軸的一端，而另一端裝有單盤摩擦制動器。制動器與離合器通過電-氣控制，使離合器貼合，制動器打開，飛輪就會帶動高速軸轉動，并通過齒輪箱，將動力傳遞到上軋輥。在正常的生產工作中，飛輪是一直處于高速運轉的狀態，在高速軸靜止時突然使離合器與飛輪結合，離合器摩擦盤受到的瞬時扭矩過大，可能會導致離合器的損壞。在制動器的這端增加了慢速調車裝置，是由液壓系統控制液壓馬達帶動高速軸低速轉動，避免離合器摩擦盤受力過大。慢速調車裝置還可以使軋輥上的模具旋轉到各種角度，為安裝、維修模具提供了便利。

上、下軋輥上的模具經過長時間的軋制和修模，會使上、下軋輥的模具直徑變小，導致軋制出的工件形變量不足產生廢品。為了彌補行腔差距，增加一個調整裝置，與下軋輥支撐處裝有帶齒的偏心套嚙合，通過旋轉調整軸，可在一定范圍內改變上、下軋輥的中心距。為了能讓上、下軋輥嚙合的齒輪在變動的中心距下正常嚙合，將傳動齒輪設計成變位齒輪，而變位齒輪之間的齒隙，則通過氣動齒隙補償裝置反向運動補償，保證工件軋制的精度和質量。

2.2 機械手的結構特點及工作原理

機械手的結構組成從上至下依次是夾鉗車、縱向傳動機構，橫向傳動機構及高度調整裝置。夾鉗車通過伺服電機的驅動在縱向機構的導軌上做軋制（縱向）方向的運動，橫向運動是由伺服電機帶動縱向傳動機構及夾鉗車一起在導軌上運動。通過橫向、縱向伺服電機按照設定的參數移動，可將工件從一個模具工位傳送到下一個模具工位。橫向和縱向傳動機構在行程的兩端都設有極限限位裝置，保障機械手不會因為其他零件的損壞而脫出滑軌，保障設備及工人的安全。而高度調整機構是來調節機械手高度，使之與軋輥上的模具型腔中心高度一致，即能保證產品質量，也能防止機械手受到徑向力損壞部件，調節范圍與上、下軋輥中心距調節量相對應。機械手的運動由計算機編程控制，具有全自動、半自動、單次運動和調整四種不同方式的控制，可滿足輥鍛工藝不同的需求。

機械手夾鉗中還增加了來料定位傳感器，由以往的喂料信號控制運動改為來料定位傳感器控制，避免生產或調試過程中機械手夾料深度不夠或未夾到料而導致的鍛件產品不合格和空車運行，減少資源的浪費。

機械手的工作原理是將喂料器送至到位的加熱到指定溫度的坯料夾緊，從第一道軋制工位起始位置，隨著輥鍛機的節拍逐次完成每一道軋制工序。

2.3 喂料器的結構特點及工作原理

喂料器的作用是將加熱爐加熱好的坯料運送到機械手夾鉗中。喂料器主要由底座、上支架、升降四連桿、推料缸及滑道組成。喂料器的升降動作是通過底座上的油缸帶動四連桿做旋轉運動，帶動上支架升降并沿圓心做旋轉運動。加熱好的坯料放到喂料器的導槽中，氣缸接收到光電開關傳來的信號后將坯料沿導軌推向機械手夾鉗并頂緊，當接收到機械手夾鉗夾緊的信號后，喂料器的升降及推料缸會恢復到初始位置。喂料器的軌道部分根據不同的原料直徑調整軌道間距以適應不同的原料直徑適應軋輥中心高度。

2.4 取出裝置的結構和工作原理

取出裝置是將輥鍛好的坯料從機械手夾鉗中取出運送到運輸鏈上。取出裝置由橫向移動部分、縱向移動部分及夾鉗等主要組成。橫移部分是由支架橫移電機及小車組成。小車在伺服電機的作用下下降小車從抓料位移動到運輸鏈位置。縱向運動部分是由平衡缸縱向電機及導向組成，夾鉗臂在電機的作用下做升降動作，為減小重力造成的受力不勻使用了兩個平衡缸以平衡重力。夾鉗部分主要由夾鉗臂、夾緊缸及夾鉗組成，夾鉗在夾緊缸的作用下將輥鍛好的毛坯夾緊。運動到運輸鏈處通過夾緊缸松開毛坯。取出裝置的夾鉗需根據軋制的毛坯不同更換不同的鉗口。

2.5 運輸鏈的結構及工作原理

運輸鏈主要由機架，小車及傳動系統組成。

運輸鏈的主要作用是將輥鍛好的坯料通過取出裝置放到運輸鏈上，然后輸送到下一工序的指定位置

2.6 輥鍛機的潤滑系統

輥鍛機所有軸承、軸瓦及齒輪副等重要部件選用自動潤滑，采用計算機控制電動油脂潤滑泵通過分配器送至各個潤滑點，氣動系統提供壓縮空氣進行氣霧潤滑。可根據運行時間和軋輥轉數進行設定加油的頻率。

2.7 輥鍛機的控制系統

全自動分體式800輥鍛機的控制系統，均采用國內外先進技術設備，擁有可編程控制系統和超大屏人機交互界面，能夠實時顯示設備運行狀態和設備故障報警，并能夠針對不同的產品在一定的范圍內進行更改運行參數，實現了從進料到出料全程自動化。

3? 結束語

近些年來，我國生產的輥鍛機，不僅在國內得到廣泛認可，也受到了許多國外客戶的好評。輥鍛作為一種高效、節能的加工技術，現在已經逐步從粗放型制造邁向精密型制造，對于輥鍛機的技術水平和加工精度提出了更高的要求。長遠來看，只有不斷提高輥鍛機的質量、自動化程度、精密成型技術，才能在國內和國際的鍛造事業上得到長足的發展。

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