文/朱碧雯·沈陽名華時代科技有限公司

《鍛造企業(yè)自動化升級改造的投資方向》（上）見《鍛造與沖壓》2020 年第21 期

⑵各種自動化設備介紹。

1）自動上料/下料裝置。

自動上料裝置分為杯式和機械臂兩種。杯式上料裝置是料杯在傾斜位接住棒料后豎起，再由爪鉗將棒料抓取至模具工位的裝置，杯式上料裝置適用于圓柱類鍛件的垂直鍛造（圖6）。上料機械臂可從外部直接抓取棒料送至1 工位，減少一個工位數的步進梁和爪鉗，兼顧垂直送料與水平送料，可減小工人的疲勞強度，提高生產效率（30%左右），也讓加熱爐放置位置更自由（圖7）。下料裝置保證自動化過程的連續(xù)性，不受制于工人的操作熟練度，保證鍛件品質的穩(wěn)定性。上/下料裝置安裝在步進梁箱體外側，便于裝置的維護及保養(yǎng)。

2）伺服步進梁自動化連線。

伺服步進梁有6 軸、8 軸、10 軸伺服驅動之分，前后梁臂上裝有與模具工位數量相對應的爪鉗，爪鉗前后方向夾緊鍛件后在模具工位間順序移動，從而實現自動生產。步進梁梁臂可拆卸，便于更換模具和卡具，梁臂上可配套安裝脫模劑自動噴嘴，用戶可根據鍛件特點選擇上料裝置。步進梁為現代鍛造生產自動化的核心裝備，將壓力機的生產效能最大化，如圖8所示，將棒料依次移送至壓力機內部各工位，用連續(xù)工藝完成生產并排出產品。

3）V 形快速換模座裝置。

無需笨重的模具夾具，采用兩臺小巧輕便的臺車在短時間內安全輕松更換模座，避免了壓力機內危險繁重的勞動、大幅縮短模具更換時間，支持任何工廠布局。左側空置臺車駛進取出壓力機中的模座后駛出，右側載有新模座的臺車駛進安裝，臺車由電機驅動，通過控制按鈕即可實現模座的安全快速更換（圖9）。

4）傳送帶。

傳送帶裝置通常分為沖孔、飛邊、產品、冷卻傳送帶等不同工藝位傳送帶。沖孔和飛邊傳送帶（圖10）是分別將沖孔工藝位和飛邊工藝位排出的殘余廢料集中移送至料筐的裝置，產品傳送帶是將完成成形工藝的產品移送至冷卻傳送帶的裝置（圖11），冷卻傳送帶則是將成形后的產品，進行冷卻并移送至下一工序，通過在傳送帶上方進行空氣的送風循環(huán)，達到冷卻的效果。

⑶脫模劑自動噴淋裝置。

直接投入全新整線自動化生產線雖然可在較短時間內一次性完成自動化升級，更直接、更易避免由生產和工藝經驗的不足走彎路，但資金投入需求較大。以2500 噸全自動化熱模鍛生產線為例，列舉了日韓自動化供應商20 年間針對中國客戶的大致報價金額，見表3。

表3 日／韓供應商針對2500 噸熱模鍛壓力機全自動化生產線報價

由上表看出，20 年間全自動熱模鍛生產線，雖因技術趨于成熟和市場普及率不斷提高，價格持續(xù)優(yōu)化調整，但整線投資金額數目依然較大，對于大部分鍛造企業(yè)來說壓力較大。因此對于有自動化改造需求和計劃，并且預期投入有限的企業(yè)，建議從脫模劑自動噴淋裝置入手，逐步進行生產線設備的自動化升級改造。

1）自動噴淋裝置的優(yōu)點和必要性。

①低成本投入，有效降低人力成本，提高勞動生產效率，很少的技術及生產條件的制約；

②將脫模劑均勻且迅速地噴到模具型腔中，使之有效發(fā)揮冷卻潤滑的作用，可提高鍛件質量及模具壽命，從而降低鍛件的制造成本；

③節(jié)省人力成本，中長期計算，降低生產成本；

④帶脫模劑回收循環(huán)使用裝置的噴淋裝置，可有效節(jié)約資源、更環(huán)保；

⑤改善工廠的工作環(huán)境，提升工人健康；

⑥滿足自動化生產節(jié)拍，及時冷卻潤滑模具，穩(wěn)定生產效率。

2）脫模劑自動噴淋裝置的實現方式。

自動噴淋裝置依據30 ～50 個控制閥及電控裝置的指令，可根據鍛件的不同靈活調整空氣壓力、噴量和速度，同時調節(jié)充分混合后的脫模液的噴量和噴速以達到涂覆的最佳狀態(tài)。控制閥的多少直接影響噴淋狀態(tài)及在短時間完成噴淋的動作。如果自動生產線壓力機的生產節(jié)拍要達到15 ～20 件/分的作業(yè)時，必須要短時間內完成脫模動作以確保延長模具壽命。

①獨立伺服控制式。適用于所有鍛造自動化設備，通過獨立的伺服器控制，實現快速而準確地噴射脫模劑，可根據產品的不同更換噴嘴，噴嘴按照在控制面板上設定并存儲的自動噴淋工作的定量、定時、定位數據，在各個工位的模具上進行自動噴淋動作，即使像曲軸這樣復雜成形的鍛件也可做到準確而高效的噴淋（圖12）。

②步進梁中間梁臂式。

適用于步進梁形式的鍛造自動化設備，噴嘴設計安裝在步進梁的中間梁臂上，因無需安裝額外的驅動裝置從而減少資金投入（圖13）。

③固定模座式。適用于半自動化以及上下料設備，噴嘴設計安裝在模座上，結構簡單易保養(yǎng)，價格低（圖14）。

3）脫模劑自動噴淋裝置的價格。一整套包含脫模劑攪拌罐和噴嘴的自動噴淋裝置，大致依照控制閥、噴頭數量及設計的不同，成熟的日韓品牌設備的市場價格約在65 萬元～165 萬元人民幣區(qū)間，不同類型噴淋裝置大概參考價格范圍，見表4。

⑷自動化設備供應商的選擇。

兩種實現途徑的合理選擇，不僅依靠鍛造企業(yè)的人才和判斷，也要求自動化供應商熟悉各種自動化設備及應用，并結合行業(yè)的生產標準、生產要求、生產工藝，提供合理的可行性分析和實現細節(jié)，這就要求供應商要具有較高的專業(yè)化水平，“專業(yè)度”是選擇供應商最重要的參考要素之一。

國外發(fā)達國家，尤其德、美、日、韓等國的模鍛發(fā)展起步早、經驗豐富。以熱模鍛為例，1931 年美國國民機器公司（National Machinery Company）設計制造了第一臺熱模鍛壓力機；20 世紀70 年代以來，以熱模鍛壓力機為主機的熱模鍛自動線和多工位熱模鍛壓力機得到了迅速的發(fā)展；80 年代，蘇聯制造了125MN 熱模鍛壓力機自動線，與此同時，微型計算機控制熱模鍛壓力機的應用開始成為自動化發(fā)展的重要方向。

對比我國，熱模鍛壓力機的設計制造開始于20世紀60 年代，第二重型機器廠在1978 年引進德國Eumuco 公司的技術后開始制造熱模鍛壓力機。直到21 世紀我國開始進入以熱模鍛壓力機自動化和自動線為目標的成套技術發(fā)展階段。由此看出，發(fā)達國家模鍛設備研發(fā)與制造歷史更悠久，經驗更豐富，技術水平相應較高，是我國鍛造行業(yè)技術及裝備水平提升的良好借鑒；但考慮成本投入以及適應性，推薦自動化改造投入時選取性價比更高、更適用亞洲生產習慣、可提供快速對應服務的日本、韓國廠商企業(yè)。

結束語

由于國內鍛造生產日益增長以及生產條件、技術提高的迫切需求，鍛造企業(yè)有必要進行自動化升級改造；對比投入整條鍛造自動化生產線所需的大額投資，推薦大部分企業(yè)逐步以性價比高的先進自動化單機設備進行分次改造，其中首要投資重點建議放在投資小、收益回報高的脫模劑自動潤滑噴淋裝置，該裝置不但能提高鍛件生產質量、提高勞動生產率，更能從提供模具壽命、減少人力上大大節(jié)約生產成本，也更好適應環(huán)境友好型企業(yè)的建設需求，為國內鍛造企業(yè)所必要的極為高效的投資方向與途徑。