文/阿部俊明，劉建華，陳巖·（日本）株式會社栗本鐵工所

鍛壓機的自動化

文/阿部俊明，劉建華，陳巖·（日本）株式會社栗本鐵工所

近年來隨著中國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，鍛造行業(yè)也有著越來越多的生產(chǎn)需求，而提高生產(chǎn)效率的一個方向就是鍛造設備的自動化。株式會社栗本鐵工所（以下簡稱栗本公司）在鍛壓機制造行業(yè)中經(jīng)過數(shù)十年的積累，在熱模鍛自動化方面取得了較大的成就。栗本公司從1965年開始鍛壓機的研發(fā)與制造，主要產(chǎn)品是曲軸式鍛壓機，鍛造能力從1000t至6300t，主要用于熱模鍛的生產(chǎn)。并于1980年開始了自動鍛壓機的研發(fā)，通過步進梁式的搬送裝置，提高了鍛造的生產(chǎn)效率。對于生產(chǎn)需求量大的鍛件產(chǎn)品，自動鍛壓機可以滿足生產(chǎn)需求，并提高鍛件產(chǎn)品質量。本文將對栗本公司如何提高熱模鍛件生產(chǎn)效率的自動化鍛造系統(tǒng)的技術特點進行介紹。

鍛壓機的自動化

鍛壓機的自動化主要包括以下幾個部分：自動模高調整裝置、自動上料裝置、自動送料裝置、自動換模裝置、脫模劑移動噴嘴和脫模劑循環(huán)系統(tǒng)，如圖1所示。自動鍛壓機在汽車零件廠得到較多的使用，通過自動化程度的提高，來提高鍛造生產(chǎn)率，在單位時間內(nèi)可以生產(chǎn)更多的零件，并且保證鍛件質量，減少勞動強度，同時設備調節(jié)容易，可以用一臺設備對應幾種鍛件產(chǎn)品的自動生產(chǎn)。

自動化設備的優(yōu)勢在于能夠在有限的空間和時間內(nèi)提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)出，保證鍛件的品質，同時減少操作者的工作強度，解決鍛造企業(yè)招工難的問題。鍛造設備自動化可以改善工作條件和工作環(huán)境，使鍛造生產(chǎn)變得更容易進行。對于生產(chǎn)要求量大的產(chǎn)品，自動化是一個把握成本產(chǎn)出平衡關系的最佳選擇。

自動送料裝置

圖1 自動鍛壓機系統(tǒng)構成

鍛壓機的自動送料裝置可以使用兩根水平橫梁通過夾爪對工件進行夾持循環(huán)搬送。步進梁的移動采用5軸或10軸伺服電機驅動滾珠絲杠，實現(xiàn)夾持、提升、前進、下降、松開、返回的搬送過程。例如對于4kg重量的鍛件，可以達到24spm的搬送效率，在隔一工位鍛造的情況下，每分鐘可以生產(chǎn)12件產(chǎn)品，即每5s產(chǎn)出一件產(chǎn)品；對于更小的工件，可以達到更快的速度。因為采用滾珠絲杠進行傳動，在絲杠滑塊上帶有預緊，所以可以消除反向動作時的間隙，實現(xiàn)高精度、高速度的搬送。早期的步進梁控制采用電腦程序控制，現(xiàn)在普遍采用PLC直接控制多臺伺服電機，提高控制的效率，減少問題點，更易于調節(jié)，以滿足不同用戶不同產(chǎn)品的不同需求。步進梁的搬送，與鍛壓機進行連鎖控制，不必等到滑塊抬到上死點時進行夾持，而是在鍛造結束滑塊剛剛向上離開下死點時，下頂料裝置將工件頂起，同時夾爪到位，進行準確地夾持，這樣可以節(jié)約時間，提高搬送效率，圖2為10軸步進梁機構。

自動換模裝置

栗本公司的自動換模裝置包括V形、Flat形、T形和I形，如圖3所示。根據(jù)不同的客戶需求與預算，可以提供最合適的自動換模裝置，以實現(xiàn)快速換模，減少鍛造生產(chǎn)中的時間損失。

自動潤滑系統(tǒng)

鍛壓機內(nèi)部機構的潤滑系統(tǒng)通常采用稀油潤滑方式，避免了黃油潤滑方式中廢舊黃油處理的問題。對于驅動系統(tǒng)和導軌系統(tǒng)，栗本鍛壓機會采取分別循環(huán)的方式，在稀油潤滑系統(tǒng)中采用分配閥進行定量分配供油，并通過接近開關檢測供油異常，圖4為鍛壓機自動潤滑系統(tǒng)示意圖。

圖2 10軸步進梁機構

圖3 自動換模裝置

圖4 自動潤滑系統(tǒng)

圖5 脫模劑循環(huán)利用系統(tǒng)

脫模劑循環(huán)利用系統(tǒng)

鍛造過程中，一個消耗品就是脫模劑。在進行自動化實現(xiàn)高速鍛造的同時，模具冷卻所使用的脫模劑量也比較大。為了實現(xiàn)脫模劑的有效利用，栗本公司一方面通過移動噴嘴進行準確地噴涂，另一方面采用回收系統(tǒng)對多余的脫模劑進行回收再利用。采用脫模劑循環(huán)系統(tǒng)的效果是，可以在總體上減少脫模劑的使用量，減少產(chǎn)業(yè)廢棄物處理的負擔，減輕對環(huán)境的污染，如圖5所示。在脫模劑循環(huán)利用系統(tǒng)里，從模腔流下的脫模劑通過托盤收集后流入回收槽。然后被自動打入再生槽，對其中的雜質進行過濾及分離后，打入調配槽進行調配，通過原液來調配到需要濃度。然后打入供給槽，送往移動噴嘴以及固定噴嘴，然后通過電磁閥來精確控制噴灑的時間，對模具進行冷卻。

新型自動化鍛壓設備

在技術發(fā)展的今天，栗本公司開始對新型壓力機進行開發(fā)和研究。2014年春天，在大阪市的住吉工廠，進行了新型壓力機的安裝與調試。在進行動作試驗后，達到了預期的運動模式。該壓力機的曲軸兩端，分別裝置有不同的驅動機構，左端為直驅式伺服電機，右端為濕式離合器制動器，如圖6所示。通過試驗，分別對兩種驅動方式的動作情況進行了驗證，在使用直驅式伺服電機的情況下，可以實現(xiàn)自由的動作曲線，這樣可以適應不同鍛件的工藝要求。在使用濕式離合器制動器的時候，可以減少噪聲。

圖6 新型壓力機結構

結束語

鍛造生產(chǎn)是機械制造工業(yè)中提供機械零件毛坯的主要加工方法之一。隨著機械制造業(yè)現(xiàn)代化程度的越來越高，這就對鍛造產(chǎn)品的生產(chǎn)率提出了新的要求。以往的手工鍛造將無法滿足生產(chǎn)速度的要求，加之近年來勞動力成本的逐年增加，操作人員對工作環(huán)境的要求也越來越高，必將推動鍛造自動化的發(fā)展。