商用車連桿自動化傳遞工藝研究

文/林亞東，吳寶健，陳登鶴，顧軍，于世方·一汽鍛造（吉林）有限公司

最近幾年，中國商用車產(chǎn)銷增速明顯加快，對于商用車連桿類鍛件的需求也與日俱增，市場前景一片大好，同時對連桿的質(zhì)量和產(chǎn)量要求也日益提升。

我司之前商用車連桿生產(chǎn)線只有一條3150t人工生產(chǎn)線，工步間的傳遞靠人來實現(xiàn)，效率非常低，而當(dāng)時量產(chǎn)的81D連桿年產(chǎn)量就超過30萬件，已經(jīng)接近我公司的產(chǎn)能上限。根據(jù)商務(wù)預(yù)測，隨著M50、81D等新品種連桿的陸續(xù)開發(fā)及量產(chǎn)，2018年一汽鍛造商用車連桿的潛在訂單量將會突破100萬件。如果不能盡快掌握商用車連桿自動化生產(chǎn)技術(shù)，使新規(guī)劃的自動線盡快提升產(chǎn)能，那么將失去大量潛在的市場份額，在未來市場競爭中處于極其不利的境地。

實現(xiàn)自動化最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是工步間的自動化傳遞，在過去，工步間的傳遞都是靠人工手持夾鉗來完成的，其他類鍛件產(chǎn)品在自動化生產(chǎn)過程中，雖然有的采用了機(jī)器人或者自動化夾鉗，但是在傳遞過程中，鍛件傳遞不穩(wěn)定，廢品率高、效率低。而本實用新型傳遞結(jié)構(gòu)，采用“步進(jìn)梁+鉗指”結(jié)構(gòu)傳遞鍛件，步進(jìn)梁用來提供傳遞的動力，快捷簡單，且能夠多工位傳遞，大大提高了傳遞效率；雙層鉗指結(jié)構(gòu)和仿形設(shè)計，提高了傳遞的穩(wěn)定性，減少了因傳遞造成的廢品損失。

連桿自動線傳遞工藝研究

連桿自動線成形工藝研究

與手動生產(chǎn)線采用五工步成形工藝相比，自動線連桿鍛造工藝有輥鍛-壓扁-預(yù)鍛-終鍛-沖孔-切邊-矯正七個工步(圖1)，切、沖、矯聯(lián)合工藝代替原有的切沖矯復(fù)合模工藝，降低調(diào)整難度，保證鍛件一致性良好。

圖1 連桿工步示意圖

自動化傳遞工作原理

在整個4000t自動線調(diào)整過程中，每個工序之間如何穩(wěn)定傳遞是重中之重，其中包括了輸送帶的結(jié)構(gòu)、機(jī)器人的程序、步進(jìn)梁和鉗指的運動方式等，每個環(huán)節(jié)必須保證零失誤，才能滿足生產(chǎn)需要，保質(zhì)保量的完成任務(wù)。

步進(jìn)梁相對于人工傳遞有很多的優(yōu)勢：⑴傳遞節(jié)拍一致，減少人為傳遞偏差，生產(chǎn)節(jié)拍更為穩(wěn)定；⑵坯料定位準(zhǔn)確，消除人為偏差導(dǎo)致的定位偏倚；⑶消除了人為操作帶來的安全隱患，降低了工人勞動強(qiáng)度；⑷降低了鍛件在傳遞過程中產(chǎn)生的磕碰傷缺陷。

4000t自動線步進(jìn)梁采用10軸聯(lián)動，如圖2所示，該結(jié)構(gòu)包括了驅(qū)動單元、中間欄、步進(jìn)梁。四個驅(qū)動單元提供了步進(jìn)梁升降、前后、左右三個方向的動力，通過中間欄動力傳遞給步進(jìn)梁，從而實現(xiàn)鍛件的傳遞。

圖2 步進(jìn)系統(tǒng)

圖3所示為步進(jìn)梁和鉗指的示意圖，連桿在各軸同步作用下，實現(xiàn)壓扁、預(yù)鍛、終鍛、沖孔、切邊工序工作，連桿步進(jìn)梁動作如下：

⑴步進(jìn)梁由張開狀態(tài)變成夾緊狀態(tài)，鉗指將工位上的件托住。

⑵步進(jìn)梁抬起，鉗指將件抬起來。

⑶步進(jìn)梁向下一個工位橫移，鉗指將件傳遞到下一工位。

⑷步進(jìn)梁下落，鉗指將件放到模具上。

⑸步進(jìn)梁變成張開狀態(tài)，鉗指離開工位，件下落到型腔里。

⑹步進(jìn)梁恢復(fù)到初始位置，之后就是往復(fù)循環(huán)。

鉗指標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計

圖3 步進(jìn)梁和鉗指示意圖

在自動化傳遞過程中，如果鉗指設(shè)計不合理將會與飛邊相干涉，就會造成工藝停臺，產(chǎn)生工藝廢品，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。為此，鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化勢在必行。

⑴對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行校對，將實際應(yīng)用參數(shù)與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，最終將參數(shù)穩(wěn)定下來，方便下一步的設(shè)計。

⑵考慮步進(jìn)梁張開狀態(tài)時，鉗指與模具端面是否存在干涉，如圖4所示，紅色為模具輪廓。

⑶確定夾鉗夾緊時，鉗指到達(dá)模具型腔的位置，如圖5所示，紅色線條為型腔邊緣，同時D1＞D2＞D3，保證輥坯不與零工位鉗指干涉。

⑷零工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如圖6所示，步進(jìn)梁抬起25mm，輥坯中心距離模具表面622.5mm，零工位鉗指高度方向的尺寸就能夠被確定下來。

⑸一工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如圖7所示，鍛件頂出行程按16mm設(shè)計，下層鉗指距離鍛件分型面4mm，起到托飛邊的作用，上層鉗指不與鍛件上表面干涉，距離為1.5mm左右，起到限制鍛件擺偏的作用。

圖4 步進(jìn)梁張開狀態(tài)

圖5 步進(jìn)梁夾緊狀態(tài)

圖6 零工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

⑹二、三工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如圖8所示，鍛件頂出行程按16mm設(shè)計，下層鉗指距離鍛件分型面4mm，上層大頭鉗指距離分型面4mm，起到限制鍛件左右擺偏的作用，上層小頭鉗指距離鍛件小頭上表面2mm，也是起到限位作用。同時，鉗指立面與鍛件距離要大于飛邊的長度L1、L2。

⑺四工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如圖9所示，四工位無頂出，所以將沖孔凹模橋部去掉3mm，如圖10所示，目的是躲避鉗指。下層鉗指距離下模2mm，距離鍛件分模面2mm，上層鉗指距離分模面4mm。

圖7 一工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

圖8 二、三工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

圖9 四工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

⑻五工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，如圖11所示，五工位鉗指只托飛邊，鉗指要低于切邊凹模上表面1mm，鉗指立面與刃口距離要小于飛邊長度，以便能夠?qū)w邊夾起來。

鉗指標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計降低了現(xiàn)場調(diào)整鉗指的時間，大大提升了生產(chǎn)效率，同時，鉗指設(shè)計的穩(wěn)定性也減少了廢品數(shù)量。整個鉗指設(shè)計創(chuàng)新點有以下兩個方面。

圖10 沖孔凹模

圖11 五工位鉗指設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

⑴鉗指仿形設(shè)計。

連桿外形結(jié)構(gòu)不規(guī)整，采用普通鉗指設(shè)計方式并不能滿足使用要求，經(jīng)過試驗驗證，采用了如圖12所示的仿形結(jié)構(gòu)設(shè)計。

圖12 仿形結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖13 新舊結(jié)構(gòu)示意圖

改善效果：仿形鉗指的推廣大大降低了鉗指與鍛件的干涉，避免了因鉗指造成的鍛件劃傷問題，同時還有一定的限位作用。

⑵雙層鉗指設(shè)計。

鉗指傳遞的穩(wěn)定性是首先要考慮的，自動線鉗指通用設(shè)計結(jié)構(gòu)都是單層鉗指，但是在使用過程中發(fā)現(xiàn)鍛件會脫離鉗指，為此，經(jīng)過討論研究，設(shè)計出了雙層鉗指結(jié)構(gòu)，如圖13所示。

改善效果：雙層鉗指結(jié)構(gòu)相當(dāng)于給鍛件上了雙保險，因為上層鉗指也采用仿形設(shè)計，鍛件在水平方向上被限位，在豎直方向上也被鉗指定位，這樣鍛件就能夠平穩(wěn)的傳遞到下一個工位。

結(jié)論

商用車連桿采用自動化傳遞，大幅度降低了勞動強(qiáng)度，同時避免了在人工傳遞過程中出現(xiàn)的不穩(wěn)定因素，保證了鍛件在傳遞過程中的穩(wěn)定性，此結(jié)構(gòu)同時能傳遞三個工位的鍛件，大大提高了生產(chǎn)效率，班產(chǎn)由600件提升到了1500件，廢品率由6%降到4%，鍛件的質(zhì)量、一致性等均達(dá)到了國內(nèi)先進(jìn)水平，本實用新型結(jié)構(gòu)已經(jīng)在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，效果良好。