文／倪金傳，胡偉，戚利明，俞華松·萬向錢潮傳動(dòng)軸有限公司

重型花鍵軸(圖1)是一種機(jī)械傳動(dòng)零件，主要用作重型汽車、大型工程機(jī)械上的動(dòng)力傳動(dòng)軸。基于重型花鍵軸鍛件重量大、柄部長(zhǎng)的特點(diǎn)，通常采用對(duì)棒料整體加熱后，使用1000t 摩擦壓力機(jī)整體式大模具(圖2)鍛打成形的生產(chǎn)工藝。按此傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，存在人員配置多、模具耗材多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、電力耗用大等諸多難題，造成鍛件成本居高不下。

圖1 重型花鍵軸鍛件三維圖

圖2 整體式大模具三維圖

工藝創(chuàng)新概況

在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，公司內(nèi)部重點(diǎn)圍繞“提質(zhì)增效，節(jié)能降耗”工作，持續(xù)降低制造成本，為客戶提供滿意的產(chǎn)品與服務(wù)。針對(duì)重型花鍵軸鍛件的制造，重點(diǎn)策劃了1000t 電動(dòng)螺旋壓力機(jī)生產(chǎn)線，把原先工藝中使用中頻加熱爐對(duì)棒料整體加熱改為使用局部加熱爐對(duì)棒料端部加熱，使用1000t 電動(dòng)螺旋壓力機(jī)直接鍛打成形。按照新的生產(chǎn)工藝方案，依然存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、棒料長(zhǎng)且設(shè)備行程不夠、依靠普通鉗子無法搬運(yùn)、不容易放入模具中等諸多難題。

為此，針對(duì)設(shè)備行程不夠的問題，專門設(shè)計(jì)制造了開合式機(jī)械鎖緊裝置及自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)；為了減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度，專門設(shè)計(jì)制造了單臂行吊和重型花鍵軸專用自動(dòng)鎖緊鉗子；根據(jù)重型花鍵軸鍛件的尺寸及機(jī)械鎖緊裝置的內(nèi)徑尺寸，研發(fā)出開式模具并將其直接安裝在機(jī)械鎖緊裝置內(nèi)。

通過機(jī)械設(shè)備與裝置、自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)、開式模具設(shè)計(jì)等諸多創(chuàng)新實(shí)踐，棒料通過局部加熱爐的加熱后，操作工使用專用自動(dòng)鎖緊鉗子和單臂行吊可以從側(cè)向輕松將棒料送進(jìn)模具中，然后機(jī)械鎖緊裝置自動(dòng)閉合鎖緊，鍛造成形后自動(dòng)打開，操作工再次使用專用自動(dòng)鎖緊鉗子和單臂行吊將鍛件取出并放入料筐內(nèi)，成功實(shí)現(xiàn)重型花鍵軸在1000t 電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上的生產(chǎn)鍛造。

四項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新

開合式機(jī)械鎖緊裝置及自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)

重型花鍵軸鍛件重量大、柄部長(zhǎng)，現(xiàn)有設(shè)備行程高度不夠，根據(jù)1000t電動(dòng)螺旋壓力機(jī)工作臺(tái)面大小，專門設(shè)計(jì)制造出開合式機(jī)械鎖緊裝置(圖3)。

圖3 開合式機(jī)械鎖緊裝置結(jié)構(gòu)圖

依靠自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)自動(dòng)鎖緊鍛打：操作工從側(cè)向?qū)⒓訜岷蟮陌袅戏胚M(jìn)鎖緊裝置后，氣缸自動(dòng)關(guān)閉鎖緊；當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)制坯完成且滑塊回到上死點(diǎn)時(shí)，鎖緊裝置自動(dòng)解鎖松開，此時(shí)可以從側(cè)向取出鍛件。

通過開合式鎖緊裝置及自動(dòng)化電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新，徹底解決了設(shè)備行程不夠，棒料無法整體放入封閉模具，以及鍛打完成后鍛件難以取出和勞動(dòng)強(qiáng)度大等難題。

鍛造取料的單臂行吊

重型花鍵軸的下料重量通常在10～40公斤/件，棒料完成局部加熱后，單純依靠人力無法送料到鍛造工位。為此，專門設(shè)計(jì)制造出單臂行吊，具體是由槽鋼架子配置可手動(dòng)控制高度并自動(dòng)滑動(dòng)的氣動(dòng)葫蘆組成(圖4)。

圖4 單臂行吊結(jié)構(gòu)圖

伴隨單臂行吊的投入使用，被夾取著的棒料可以上下調(diào)整、前后移動(dòng)，解決了單純依靠人力無法送料的難題，鍛件的取出入筐也一樣輕松。

專用自動(dòng)鎖緊鉗子

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，棒料完成局部加熱后，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的鉗子根本無法夾緊棒料。為此，根據(jù)最大下料直徑和重量，設(shè)計(jì)出重型花鍵軸專用的自動(dòng)鎖緊鉗子(圖5)。

圖5 自動(dòng)鎖緊鉗子結(jié)構(gòu)圖

通過重型花鍵軸專用自動(dòng)鎖緊鉗子的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，鉗子夾住棒料后會(huì)自動(dòng)鎖緊，可以輕松地送料到鍛造工位，解決了單靠人工無法送料及勞動(dòng)強(qiáng)度大的難題。

開式模具的設(shè)計(jì)研發(fā)

根據(jù)重型花鍵軸鍛件的尺寸及機(jī)械鎖緊裝置的內(nèi)徑尺寸，將開式模具設(shè)計(jì)成左右二側(cè)均等的兩個(gè)部分，如圖6 所示。

圖6 開式模具三維圖

通過開式模具上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，與開合式機(jī)械鎖緊裝置配合，將棒料放進(jìn)模具后鎖緊裝置自動(dòng)閉合，鍛打成形后自動(dòng)打開，不僅解決了設(shè)備行程不夠的問題，同時(shí)大大降低了重型花鍵軸模具制造的材料成本。

結(jié)束語

通過重型花鍵軸在1000t 電動(dòng)螺旋壓力機(jī)上的鍛壓制造與工藝創(chuàng)新實(shí)踐，原棒料由整體加熱改為只需局部加熱，電力成本下降66.5%；原生產(chǎn)人員配置為5 名，現(xiàn)生產(chǎn)人員只需配置2 名，人工成本下降60%；采用整體模具設(shè)計(jì)，模具材料需要300 公斤/套，而采用開式模具設(shè)計(jì)，模具材料成本下降83.3%；另外，整體模具需要設(shè)計(jì)脫模斜度，而采用開式模具后可節(jié)約下料重量0.3 ～0.5 公斤/件。通過此次技術(shù)改造升級(jí)，總共可為公司年節(jié)約電費(fèi)、人工成本、原材料及模具費(fèi)等成本達(dá)79.68 余萬元。