125MN 鍛造自動線可調(diào)節(jié)式夾鉗機構優(yōu)化設計

文／于帥，譚瀟，高著偲，孫文東，姜喜峰·一汽鍛造（吉林）有限公司

夾鉗機構是鍛造自動化生產(chǎn)線中用于夾持鍛件的結構件，多與機器人手臂進行配合使用，傳統(tǒng)鍛造夾鉗一般為整體式輪廓結構，不能適應多種類型鍛件，靈活性、通用性以及經(jīng)濟性較差。本文對我司125MN 曲軸/前軸自動線夾鉗機構進行設計優(yōu)化，使夾鉗機構能夠適應多種工況，克服傳統(tǒng)鍛造夾鉗輪廓形狀固定，更換效率低的問題，進而提高工作效率，降低成本。

隨著工業(yè)4.0 時代的到來，利用信息化技術促進產(chǎn)業(yè)的變革得到迅速發(fā)展。于鍛壓行業(yè)而言，自動化生產(chǎn)線改造迫在眉睫。為擴大產(chǎn)能，滿足日益增長的市場需求，降低勞動強度及成本，保障操作者人身安全，提供更為優(yōu)質(zhì)的曲軸/前軸鍛件，我司對125MN 曲軸/前軸生產(chǎn)線進行自動化改造。依靠機器人手臂與夾持機構相互配合的穩(wěn)定性，降低人為因素的影響，提高生產(chǎn)效率，因此，自動化生產(chǎn)線所用夾鉗機構亟需優(yōu)化。本文主要闡述了125MN 鍛造自動線可調(diào)節(jié)式夾鉗機構設計原理、過程以及使用效果，為助力生產(chǎn)提供堅實基礎。

傳統(tǒng)夾鉗機構簡介

傳統(tǒng)夾鉗機構通常為整體式結構(圖1)，其尾部與機器人手臂采用螺栓螺母固定，對應不同類型產(chǎn)品采用不同高度、寬度的夾鉗，提前加工設計出相應的輪廓尺寸，更換鍛件產(chǎn)品時將原有夾鉗整體拆卸進行更換。

圖1 傳統(tǒng)夾鉗機構

傳統(tǒng)整體式夾鉗機構存在以下弊端：

⑴整體式夾鉗輪廓形狀固定，各個方向尺寸單一，靈活性差；

⑵應用于不同類型鍛件時，整體式夾鉗拆裝不便，更換效率低，通用性差；

⑶整體式夾鉗儲存不便，浪費空間，磨損后夾鉗整體作廢，浪費成本。

夾鉗機構適用性分析

我司125MN 曲軸自動化生產(chǎn)線所用夾鉗機構屬非上車技術領域，在使用過程中要在具有穩(wěn)定承載力的前提下，避免與鍛件以及模具發(fā)生干涉，還需注意下頂桿的排布位置，避免夾鉗機構與下頂桿在頂出時干涉，這對夾鉗機構各個方向上的尺寸范圍提出要求。圖2 為某V12 曲軸預鍛的夾取過程，夾取位置在J3、J5 主軸頸，寬度、高度以及夾鉗深入距離都應符合不與鍛件、模具干涉的原則。

圖2 某V12 曲軸夾取過程

夾鉗深入距離可由機械手運行程序進行調(diào)節(jié)；通過工藝分析，在保證承載能力、不對鍛件造成缺陷的前提下，夾鉗機構寬度一般選用最小寬度，鍛件質(zhì)量較大時需酌情處理；然而，各個型號曲軸產(chǎn)品在高度方向上與模具之間的間隙多不相同，夾鉗機構既需要考慮避免與模具干涉，又需要確定與鍛件的接觸距離。因此，夾鉗機構適用性的問題主要通過調(diào)節(jié)夾鉗高度范圍來解決。

可調(diào)節(jié)式夾鉗機構設計

為解決整體式夾鉗機構存在的局限性，本文對夾鉗機構進行設計優(yōu)化，通過結構件之間的傳動作用以及更換夾鉗頭的方式有效地調(diào)節(jié)夾鉗尺寸，使夾鉗能夠滿足多種類型鍛件產(chǎn)品在不同工況下的應用。圖3為可調(diào)節(jié)式夾鉗機構，主要由1-夾鉗頭、2-滑塊、3-螺母、4-夾鉗槽體、5-絲杠構成。

圖3 可調(diào)節(jié)式夾鉗機構

傳動過程主要如下：

⑴轉動絲杠右側端部，絲杠整體轉動，其相對位置保持不變；

⑵滑塊內(nèi)螺紋與絲杠螺紋(圖3a 處)配合，帶動滑塊左右滑動；

⑶滑塊移動時，夾鉗頭在斜面正壓力作用下，作豎直方向運動。圖4 為可調(diào)節(jié)式夾鉗機構局部裝配，夾鉗頭的其他方向定位利用限位槽和限位鍵配合得到實現(xiàn)，如圖4 中b、c 處所示。

圖4 可調(diào)節(jié)式夾鉗機構局部裝配

高度可調(diào)使夾鉗機構能夠適應多種類型鍛件產(chǎn)品，有效地解決整體式夾鉗機構靈活性差的問題，并且以更換夾鉗頭替代整體式夾鉗更換方式，有效地解決了更換效率低，適用性差的問題。

結束語

通過對夾鉗機構進行適用性分析，利用絲杠滑塊傳動機構構建了可調(diào)節(jié)式夾鉗機構。本文介紹的夾鉗機構成功應用于一汽鍛造125MN 曲軸/前軸鍛造自動線，作為非上車技術主要應用于集團內(nèi)部紅旗V型12 缸曲軸、解放多系列曲軸產(chǎn)品，希望借此文拋磚引玉，和鍛造同行們開發(fā)交流，共同進步。