全自動(dòng)分體式800輥鍛機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

艾志超

摘要：隨著我國(guó)汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展壯大，帶動(dòng)了我國(guó)鍛壓行業(yè)的蓬勃發(fā)展。鍛造作為傳統(tǒng)的熱加工行業(yè)，許多鍛造廠的鍛造工藝和鍛造設(shè)備還比較落后，生產(chǎn)過程中能耗高、污染大、產(chǎn)能低、生產(chǎn)環(huán)境惡劣，已經(jīng)不能滿足當(dāng)下環(huán)境政策及市場(chǎng)需求。而全自動(dòng)分體式800輥鍛機(jī)以其具有生產(chǎn)線投資少、生產(chǎn)效率高、鍛件質(zhì)量?jī)?yōu)良、對(duì)廠房要求低等優(yōu)點(diǎn)獲得了迅速發(fā)展的契機(jī)。

關(guān)鍵詞：鍛造;輥鍛機(jī);機(jī)械手;可控制編程系統(tǒng)

0? 引言

輥鍛機(jī)是一種鍛壓機(jī)械，它是利用一對(duì)相向旋轉(zhuǎn)的扇形模具使坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需鍛件或鍛坯的鍛造工藝。輥鍛工藝大多數(shù)用于變形延伸為主的鍛造過程，除了可以模鍛制坯，對(duì)長(zhǎng)軸及板件類中的某些工件可實(shí)現(xiàn)終成型輥鍛。因此在鍛造領(lǐng)域中，鍛件分為制坯輥鍛和成型輥鍛兩類，而輥鍛機(jī)是專門為輥鍛工藝設(shè)計(jì)、制造的專用設(shè)備。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作，與整體模鍛相比可減少設(shè)備噸位70-90%，配備輥鍛機(jī)械手、上下料機(jī)構(gòu)及計(jì)算機(jī)控制，可取代人工操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，因此他比模鍛有著較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。凡是幾何形狀復(fù)雜、厚度差較大的模鍛件，如連桿、前軸、曲軸、履帶等鍛件均可采用初成型輥鍛工藝。

1? 全自動(dòng)分體式800輥鍛機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

上、下軋輥中心距? ? ? ? ? ?800mm

軋輥轉(zhuǎn)速? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 30r/min

軋輥有效寬度? ? ? ? ? ? ? ? 850mm

軋制毛坯直徑? ? ? ? ? ? ? ? 40-125mm

軋制毛坯長(zhǎng)度? ? ? ? ? ? ? ? 30-1400mm

最大模具角度? ? ? ? ? ? ? ? 220°

機(jī)械手縱向最大行程? ? ? ?2600mm

機(jī)械手縱向最大線速度? ? 1200mm/s

機(jī)械手橫向最大行程? ? ? ?800mm

機(jī)械手橫向最大線速度? ? 1000mm/s

機(jī)械手旋轉(zhuǎn)角度? ? ? ? ? ? ? 0-90°

取出機(jī)構(gòu)最大行程? ? ? ? ? ?2350mm

傳送機(jī)構(gòu)對(duì)大行程? ? ? ? ? ?4860mm

2? 全自動(dòng)分體式800輥鍛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

主要由輥鍛機(jī)主體、機(jī)械手、喂料器、取出裝置和運(yùn)輸鏈等部分組成。

2.1 輥鍛機(jī)主體結(jié)構(gòu)及工作原理

輥鍛機(jī)主體共分為十個(gè)部件即：①機(jī)身;②軋輥部分;③離合器制動(dòng)器;④傳動(dòng)系統(tǒng);⑤安全防護(hù)罩;⑥空氣系統(tǒng);⑦水冷系統(tǒng);⑧潤(rùn)滑系統(tǒng);⑨飛輪制動(dòng)器;⑩慢速調(diào)車。

輥鍛模具安裝在左右立柱兩側(cè)滑動(dòng)軸承中的上、下軋輥上，上軋輥和下軋輥通過1：1傳動(dòng)比的齒輪互相嚙合，進(jìn)行同步、反向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行軋制。而軋輥的動(dòng)力來源于主電機(jī)及慢速調(diào)車液壓馬達(dá)。主電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)飛輪，飛輪與單盤摩擦離合器安裝在高速軸的一端，而另一端裝有單盤摩擦制動(dòng)器。制動(dòng)器與離合器通過電-氣控制，使離合器貼合，制動(dòng)器打開，飛輪就會(huì)帶動(dòng)高速軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過齒輪箱，將動(dòng)力傳遞到上軋輥。在正常的生產(chǎn)工作中，飛輪是一直處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，在高速軸靜止時(shí)突然使離合器與飛輪結(jié)合，離合器摩擦盤受到的瞬時(shí)扭矩過大，可能會(huì)導(dǎo)致離合器的損壞。在制動(dòng)器的這端增加了慢速調(diào)車裝置，是由液壓系統(tǒng)控制液壓馬達(dá)帶動(dòng)高速軸低速轉(zhuǎn)動(dòng)，避免離合器摩擦盤受力過大。慢速調(diào)車裝置還可以使軋輥上的模具旋轉(zhuǎn)到各種角度，為安裝、維修模具提供了便利。

上、下軋輥上的模具經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的軋制和修模，會(huì)使上、下軋輥的模具直徑變小，導(dǎo)致軋制出的工件形變量不足產(chǎn)生廢品。為了彌補(bǔ)行腔差距，增加一個(gè)調(diào)整裝置，與下軋輥支撐處裝有帶齒的偏心套嚙合，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸，可在一定范圍內(nèi)改變上、下軋輥的中心距。為了能讓上、下軋輥嚙合的齒輪在變動(dòng)的中心距下正常嚙合，將傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)成變位齒輪，而變位齒輪之間的齒隙，則通過氣動(dòng)齒隙補(bǔ)償裝置反向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，保證工件軋制的精度和質(zhì)量。

2.2 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

機(jī)械手的結(jié)構(gòu)組成從上至下依次是夾鉗車、縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，橫向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及高度調(diào)整裝置。夾鉗車通過伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)在縱向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌上做軋制（縱向）方向的運(yùn)動(dòng)，橫向運(yùn)動(dòng)是由伺服電機(jī)帶動(dòng)縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及夾鉗車一起在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。通過橫向、縱向伺服電機(jī)按照設(shè)定的參數(shù)移動(dòng)，可將工件從一個(gè)模具工位傳送到下一個(gè)模具工位。橫向和縱向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在行程的兩端都設(shè)有極限限位裝置，保障機(jī)械手不會(huì)因?yàn)槠渌慵膿p壞而脫出滑軌，保障設(shè)備及工人的安全。而高度調(diào)整機(jī)構(gòu)是來調(diào)節(jié)機(jī)械手高度，使之與軋輥上的模具型腔中心高度一致，即能保證產(chǎn)品質(zhì)量，也能防止機(jī)械手受到徑向力損壞部件，調(diào)節(jié)范圍與上、下軋輥中心距調(diào)節(jié)量相對(duì)應(yīng)。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)由計(jì)算機(jī)編程控制，具有全自動(dòng)、半自動(dòng)、單次運(yùn)動(dòng)和調(diào)整四種不同方式的控制，可滿足輥鍛工藝不同的需求。

機(jī)械手夾鉗中還增加了來料定位傳感器，由以往的喂料信號(hào)控制運(yùn)動(dòng)改為來料定位傳感器控制，避免生產(chǎn)或調(diào)試過程中機(jī)械手夾料深度不夠或未夾到料而導(dǎo)致的鍛件產(chǎn)品不合格和空車運(yùn)行，減少資源的浪費(fèi)。

機(jī)械手的工作原理是將喂料器送至到位的加熱到指定溫度的坯料夾緊，從第一道軋制工位起始位置，隨著輥鍛機(jī)的節(jié)拍逐次完成每一道軋制工序。

2.3 喂料器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

喂料器的作用是將加熱爐加熱好的坯料運(yùn)送到機(jī)械手夾鉗中。喂料器主要由底座、上支架、升降四連桿、推料缸及滑道組成。喂料器的升降動(dòng)作是通過底座上的油缸帶動(dòng)四連桿做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)上支架升降并沿圓心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。加熱好的坯料放到喂料器的導(dǎo)槽中，氣缸接收到光電開關(guān)傳來的信號(hào)后將坯料沿導(dǎo)軌推向機(jī)械手夾鉗并頂緊，當(dāng)接收到機(jī)械手夾鉗夾緊的信號(hào)后，喂料器的升降及推料缸會(huì)恢復(fù)到初始位置。喂料器的軌道部分根據(jù)不同的原料直徑調(diào)整軌道間距以適應(yīng)不同的原料直徑適應(yīng)軋輥中心高度。

2.4 取出裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理

取出裝置是將輥鍛好的坯料從機(jī)械手夾鉗中取出運(yùn)送到運(yùn)輸鏈上。取出裝置由橫向移動(dòng)部分、縱向移動(dòng)部分及夾鉗等主要組成。橫移部分是由支架橫移電機(jī)及小車組成。小車在伺服電機(jī)的作用下下降小車從抓料位移動(dòng)到運(yùn)輸鏈位置。縱向運(yùn)動(dòng)部分是由平衡缸縱向電機(jī)及導(dǎo)向組成，夾鉗臂在電機(jī)的作用下做升降動(dòng)作，為減小重力造成的受力不勻使用了兩個(gè)平衡缸以平衡重力。夾鉗部分主要由夾鉗臂、夾緊缸及夾鉗組成，夾鉗在夾緊缸的作用下將輥鍛好的毛坯夾緊。運(yùn)動(dòng)到運(yùn)輸鏈處通過夾緊缸松開毛坯。取出裝置的夾鉗需根據(jù)軋制的毛坯不同更換不同的鉗口。

2.5 運(yùn)輸鏈的結(jié)構(gòu)及工作原理

運(yùn)輸鏈主要由機(jī)架，小車及傳動(dòng)系統(tǒng)組成。

運(yùn)輸鏈的主要作用是將輥鍛好的坯料通過取出裝置放到運(yùn)輸鏈上，然后輸送到下一工序的指定位置

2.6 輥鍛機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)

輥鍛機(jī)所有軸承、軸瓦及齒輪副等重要部件選用自動(dòng)潤(rùn)滑，采用計(jì)算機(jī)控制電動(dòng)油脂潤(rùn)滑泵通過分配器送至各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，氣動(dòng)系統(tǒng)提供壓縮空氣進(jìn)行氣霧潤(rùn)滑?？筛鶕?jù)運(yùn)行時(shí)間和軋輥轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行設(shè)定加油的頻率。

2.7 輥鍛機(jī)的控制系統(tǒng)

全自動(dòng)分體式800輥鍛機(jī)的控制系統(tǒng)，均采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，擁有可編程控制系統(tǒng)和超大屏人機(jī)交互界面，能夠?qū)崟r(shí)顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備故障報(bào)警，并能夠針對(duì)不同的產(chǎn)品在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行更改運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)料到出料全程自動(dòng)化。

3? 結(jié)束語

近些年來，我國(guó)生產(chǎn)的輥鍛機(jī)，不僅在國(guó)內(nèi)得到廣泛認(rèn)可，也受到了許多國(guó)外客戶的好評(píng)。輥鍛作為一種高效、節(jié)能的加工技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)逐步從粗放型制造邁向精密型制造，對(duì)于輥鍛機(jī)的技術(shù)水平和加工精度提出了更高的要求。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，只有不斷提高輥鍛機(jī)的質(zhì)量、自動(dòng)化程度、精密成型技術(shù)，才能在國(guó)內(nèi)和國(guó)際的鍛造事業(yè)上得到長(zhǎng)足的發(fā)展。

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