自动化生产线技术的应用现状和发展趋势

1、舌迦报道 Fc a I ii re s自动化生产线技术的应用现状和发展趋势文诅仪.轉希贤华中科枝大学.武汉新廈奇科awn公司国内自动生产线.必须结合行业的现状和整个工业装备的水平.着重解决锻 件上下料自动化问题.再根据具体工艺适当配置自动化辅助单元.如自动喷 石遥.坯料分拣与上料、炉温精确控制、锻件温度检测及氧化皮去除等。40 锻造与冲压2011.10# 锻造与冲压2011.10占造分为自由锻和模锻.其中模锻所占份额较 堆攵大.我国模锻行业厂家众多，但与先进国家 相比较.大多数设备落后.效率低下。目前国内主 要的模锻设备仍然是一次性投资较少的摩擦压力 机.在際擦压力机的使用中.由于能不能精确控

2、 制.也没有配置打击力显示.加以很多用户和设备 制造商对螺旋压力机的力能曲线没有足够的认识. 所以在很多悄况下摩擦压力机都处于超载运行状 态.造成机身.螺杆等机械部分损坏.随着产品结构的变化和质要求的不断提高. 以及面临的环保和劳动成本上升的巨大压力.要想 提高企业竟争力.必须使用先进的设备和工艺.« 造车间的工作环境恶劣.劳动强度高.因此.追求 并实现自动化生产是每一个锻适企业长久发展的必 由之路"全自动锻造生产线的开发与应用在提高产 品一致性.节约劳动成本和提升幡密樓锻企业现代 化生产水平方面.为锻逍企业提供了跨越式发展的 机会。模锻设备及自动生产线目前国内使用的樓锻设

3、备主要有锻锤.液压机. 机械压力机和螺发压力机等类型.它们各有特点. 锻锤每次打击能较小.打击速度快.特别适合长 杆类零件多次打击成形。液压模锻机由于可在较长 行程内保持一定压力.适合较大变形專件成形和 温.冷挤压成形.热模锻机械压力机行程次数高. 抗偏载能力强.适合批大的多模膛（3至5个模 W）零件锻造.螺旋压力机是一种定能的加工设 备.兼有锻锤和热樓锻压力机的双重待性（冲击. 大变形）.没有固定的下死点.杲目前国内生产模 锻件大量采用的装备.螺旋压力机分为摩擦压力 机.高能离合器式螺旗压力机和电动螺旋压力机等 类型.结合目前国内外发展趋势分析.电动螺旋压 力机是一种性价比餃高.最具发展潜力

4、的精密樓锻 设备.电动鍛旋压力机目前主要是两种传动形式.一 种是电机的转子与螺杆连为一体的电机直接传动形 式，如從国万家顿公司45000kN以下产品.曰本 檯本机工公司150OS型产品.这一方案的特点是 传动环节少.但须设计低速.大扭矩专用电机.螺 杆导套磨機后会影响电机的气隙.电机出现故障维 修困难.另外一种是电机经齿轮或皮带带动飞鸵螺# 锻造与冲压2011.10# 锻造与冲压2011.10专题【报道C ；i I II I* V S42 换造与冲压2011.10# 换造与冲压2011.10杆的电机机械传动形式.代表性产品有万彖顿公司 PZS系列45000 320000kN产品.拉斯科公司产品

5、. 槓本机工公司500ZES型产品和武汉新威奇J58K系 列均采用这一方案.其中援本机工采用皮带传动方 式.而万家顿和拉斯科采用更加高效的齿轮传动方 式。这一方案的特点是专用电机转速较高.转矩较 小.可以设计少数几种专用电机系列供不同吨位压 力机使用.电机出现故障时.更换方便维护简单. 同时.绵杆导套廉损后不会彫响电机性能.电动螺旋压力机的突出优点是自动化程度高. 用户只要在人机界面上设蜀好打击行程和打击能 .其他计算和控制只要交给压力机控制系统自动 完成即可.国外先进緞造全自动生产线通常采用高度集成 的方法以哈特贝尔（Hal如）公司的卧式多工位 精密热成形自动线为例.如图1所示.其将自动料

6、头检测和别除装剪切聚统.料段长度监控.传 送系统.横具冷却系统等辅助装置全部集成于一体. 在锻造过程中.操作者形响的最小化.实现高品质 工件的自动与穂定的生产.虽然效率很高.但价格 非常昂贵.一般国内企业只能望而却步.在国内推广自动生产线.必须结合国内锻造业 的现状（对价格敏惑）和整个工业装备的木平（自 动化辅助单元缺乏）.着重解决锻件上下料自动化 问题.再根据具体工艺适当配賈自动化辅助单元. 如自动喷石墨.坯料分拣与上料.炉温精确控制. 披件温度检测.氧化皮去除也就是要根据用户 的具体锻造工艺具体分析.提出一套完整的.合适 的个性化集成解决方案，在实施自动生严线的过程中.耍特别注意以下 几个

7、问题锻造工艺的成熟性.由于自动线的工作节拍 是固定的.因此.要求锻适的毎一个节点祁是可控 和明确的.任何不确定性都会导致整条线停机.氯化皮的廉少及去除.要尽减少由于氧化 皮的不确定性带来的对锻件质和模具的影响:稳定性和维护性，自动线减少了现场操作工 人.但对维护提出了更高的要求。由于热模锻压力机和电动螺旋压力机具有较高 的自动化程度，在其上配置六自由度工业机器人和 多工位步进梁机械手.是目前实现锻逍自动化的重 要途径.基于机械手的全自动锻造线的 组成形式一般锻造自动化生产线工艺为：精密下料一棒 料自动分拣排序一中频加体T自动上料T压力机 （冲床）预锻一自动上料一压力机终锻一自动下料 一冲床切边

8、.冲孔.整形.自动生产线的工作过程 全部受生产线总控系统控制.圆棒毛坯倒入自动分 拣排序机构后排队送入中频炉.加热出来后通过下 料灣道送至取料点一号机器人取科后送至出力机 （冲床）预锻点.宪成预锻后.由机器人取料并送 至压力机终锻点机器人第一时间回到中频炉取料 点取料并送至预锻点.如此周而复始.循环运行）， 完成终敏后.由二号机器人从终峻点下料并送至冲 床切边点（切边.冲孔和整形）.完成切边后仍由 二号机器人下料并送至产品料斗（二号机器人在第# 换造与冲压2011.10# 换造与冲压2011.10卧式适设豪 8分钟200伸 成的IT切廉懺 工件传送来，小-乞应加热炉 与锻适设*18 互通讯Hi

9、4«长至12m的樽料 悟轧働质自动董料工件传送帚 怜送已威形的工件 一体氏的处 球图1哈特贝尔卧式多工位精密热成形自动线43 换造与冲压2011.10步鏗报道】l; v 1 I II r c s44 锻适打冲压20H.1044 锻适打冲压20H.10一时间回到终锻点下料如此周而复始循环运行）. 机冊人下料后控制喷石矗机构自动完成润滑及冷却 模具等操作.根据锻逢工艺和机器人配悄况可分为以下几 种樓式一台机器人方案：该方案用于以下两种锻造 悄况：一种泉单压力机工作.加热后的葆料从中频 炉的滑道下落對取料点.机器人取料送到压力机. 压力机帔打成形后.机醪人取出锻件送至产品料斗. 完成一次工

10、作节拍。另一种杲双压力机工作方式. 即一台用于预锻.另一台用于终锻.如图2所示。 靠一台机器人宪成在两台压力机中的上下料及转运 工作.在此工作模式下.机器人要完成的动作较多 导致整条自动化生产线工作节拍较低.一般为2 4 件 /min.图2 台机昌人方式设备布图两台机麗人，这是最为典型的一种配置方式 一般的模锻工艺泉棒料加热后.先在冲床（或锌） 上开坯.再在压力机上锻打成形.最后在冲床上切 飞边或冲孔.其设备布置如图3所示.一号机路人图3二台机器人方氏设备布图负责从中频炉加热后的棒料取料点取料.送到冲床 开坯后.再送到压力机上敏打.成形完成后由二号 机器人取出，送至另一台冲压切飞边.再由二号机

11、 器人取出，放到产品料斗.宪成一次工作流程。整 条自动线工作节拍一般为6-7件/min.三台机器人方案.为了提高生产效率.在双 压力机工作情况下.配置三台机器人.如图4所示. 每台机潘人只进行取料和送料两个动作，节省压力 机等待时间.整条自动线工作节拍可到10件/min 左右.图4三台机器人方式设备布置图多工位步进梁机器人方秦.在多模膛锻造的 悄况下.用户希望在一台压力机上同时宪成开坯. 预段和终锻三个工序.或在温.冷挤压成形时.需 要多至5个成形工位.这样.甑节省设备投资.又 可保证工作效率。在此种工作模式下.采用多工位 机器人步进方式一机器人从设备两侧进出.安装多 套夹钳.能冏时操取多个写

12、件.用于多工位级进生 产.一般在机械压力机或液压机上实现此种工作方 式.辅助设备一自动喷石墨装置在大多数热模锻生产过程中.都有啧石星的工 艺要求.存完成丁件锻打并将之取出后.要对橫具 进行喷涂石墨类的乳化剂.其主要作用有去除模 具内残留的氧化皮.降低模具温度：在樓具表面形44 锻适打冲压20H.10$题报道】l; c a I II r c s48 锻适与冲压2011.1048 锻适与冲压2011.10成一层保护農.提高锻件表直质和方便锻件取出. 所以.喷涂石昼可大大提高橫具寿命和緞件质量 在实际生产中.目前有三种方法实现石玄喷涂. 即手动.简易固定装和自动喷涂。特别是自动喷 涂石廉装的应用.可

13、提高喷涂质是组成锻造 自动生产线必备的外围设备.简易固定裝置该装置将喷嘴固定在模具四 周.由人工或电气控制系统控制喷涂时间和流 如图5所示。该装对大批生产效車较高，对要 经常更换品种的由干要调节喷嘴位賈稍显麻烦.图5固定式喷石長装（2）自动喷涂装置.该装91是实现锻造自动化. 特别是使用机淞人组成从取料.傲打和下料全自动 化生广线必备的辅助设备.由无杆气缸.石处喷嘴. 旋转气泵.石屋压力桶.电磁阀及气源处理元件轟 组成.在完成工件锻打后.该装自动完成喷气和 喷涂石墨工作.可由电气控制系统对喷涂时间进行 调节。使喷涂更加均匀.对提高锻件质有帮助. 同时可减轻工人劳动强度.自动喷石泰机构动作流程如

14、下： 荻得喷洒信号后开始动作. 无杆气缸推动滑台伸出至末点.末点传感器 返回到位信号. 气泵开始旋转.同时喷枪开始吹气清除模腔 中的残留氧化皮（本装置主要功能是喷酒石昼乳等 脱摸剂.吹气去氧化皮只是该装置辅助功能.对顽 固性銀化皮无作用）.吹气定时器开始计时.吹气定时器计时到后.气泵保持旋转，同时 OR枪开始0B酒石鼻D9石&定时辭开始计时. 喷石眾定时器计时到后.停止石&喷洒.喷 枪再次启动吹代动作.同时吹气定时曙开始计时. 吹气定时器计时到后.啧枪停止吹气.并停 止气泵旋转.同时无杆气缸带动滑台做返回动作。 待滑台缩回到始点.始点传感器返回确认信 号.喷洒周期结束.单论喷石

15、墨机构动作而喜.频率可达20次/ en.实际使用中因配合情况不同而有变化（比 如说喷石眾定时间长短等参数不同）.喷石墨 机构安装在独立小车支架上.喑嘴行程通过油 压缓冲器可在500 - 600mm间调整.高度可在 1000 - 1200mm 间调件.使用自动喷石星装IL大大减轻工人的劳动强 度.且保证该操作的一致性和均匀性.006（推车 结构）和图7（傅装结构）所示即为J58K系列数控 电动蝮旋压力机上所使用的自动喷石臭装图6唔石*推车机构图7域石星机身口柱侧装机构实际应用全自动气门生产线，该气门自动化锻造线 W J58K-160別数控电动股圧力机为核心设备 辅以4台数控电做机组成.该自动化机

16、组使用机器 人实现取料和上料操作.采用自制下料装实现下图8自动上料机器人和自动下料装图9全自动齿花锻逍生产线0B1O紬类件冷桥压自动生产线料操作.如00 8所示.该生产线实现了从上料.电 傲.测湼控温.终锻至下料的全自动化.原来需要 3-4名摂作工负责的餓造生产线现在只需要1名 操作工负责监控和质检即可，在减少劳动力和减轻 劳动肖度的同时.带来的是产品质以及产品一致 性的提高.据用户统计.该生产线气门锻件尺寸精 度和几何形状的一致性大大提高.锻件合格率将近 100%.转别是气门总长的偏差由原来的0 4.0mm 减小到了 ±O.25mm.减少了 34道粗加工和半 精加工工序.全自动齿轮皴造生产线.这是国内第一条采 用电动螺龌压力机的全 自动齿轮敏造生产线. 在2009年底投入生产. 该生产线由中频加热 炉.1000t电动端旋压 力机.6301电动螺庚 压力机.自动喷石星装 1.上下料机器人和其 他播助设备组成。实现 从原料加热.上料.粗 锻.處石墨.锻件移动. 精锻及下料等过程的无 人化按作.如图9所 示.其中的电动螺旋压 力机选用J58K型产品. 上下料采用AB8公司6 自由度工业机磊人。隨 樁该全自动锻造生产线 的成功生产.将对提离 产品质改善我国樓 锻生产环境貝有重更现 实意义.5工位