文/朱碧雯·沈陽(yáng)名華時(shí)代科技有限公司

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

⑵各種自動(dòng)化設(shè)備介紹。

1）自動(dòng)上料/下料裝置。

自動(dòng)上料裝置分為杯式和機(jī)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(jī)械臂可從外部直接抓取棒料送至1 工位，減少一個(gè)工位數(shù)的步進(jìn)梁和爪鉗，兼顧垂直送料與水平送料，可減小工人的疲勞強(qiáng)度，提高生產(chǎn)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(dòng)化過(guò)程的連續(xù)性，不受制于工人的操作熟練度，保證鍛件品質(zhì)的穩(wěn)定性。上/下料裝置安裝在步進(jìn)梁箱體外側(cè)，便于裝置的維護(hù)及保養(yǎng)。

2）伺服步進(jìn)梁自動(dòng)化連線。

伺服步進(jìn)梁有6 軸、8 軸、10 軸伺服驅(qū)動(dòng)之分，前后梁臂上裝有與模具工位數(shù)量相對(duì)應(yīng)的爪鉗，爪鉗前后方向夾緊鍛件后在模具工位間順序移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)。步進(jìn)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(dòng)噴嘴，用戶可根據(jù)鍛件特點(diǎn)選擇上料裝置。步進(jìn)梁為現(xiàn)代鍛造生產(chǎn)自動(dòng)化的核心裝備，將壓力機(jī)的生產(chǎn)效能最大化，如圖8所示，將棒料依次移送至壓力機(jī)內(nèi)部各工位，用連續(xù)工藝完成生產(chǎn)并排出產(chǎn)品。

3）V 形快速換模座裝置。

無(wú)需笨重的模具夾具，采用兩臺(tái)小巧輕便的臺(tái)車在短時(shí)間內(nèi)安全輕松更換模座，避免了壓力機(jī)內(nèi)危險(xiǎn)繁重的勞動(dòng)、大幅縮短模具更換時(shí)間，支持任何工廠布局。左側(cè)空置臺(tái)車駛進(jìn)取出壓力機(jī)中的模座后駛出，右側(cè)載有新模座的臺(tái)車駛進(jìn)安裝，臺(tái)車由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)控制按鈕即可實(shí)現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)品傳送帶是將完成成形工藝的產(chǎn)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(chǎn)品，進(jìn)行冷卻并移送至下一工序，通過(guò)在傳送帶上方進(jìn)行空氣的送風(fēng)循環(huán)，達(dá)到冷卻的效果。

⑶脫模劑自動(dòng)噴淋裝置。

直接投入全新整線自動(dòng)化生產(chǎn)線雖然可在較短時(shí)間內(nèi)一次性完成自動(dòng)化升級(jí)，更直接、更易避免由生產(chǎn)和工藝經(jīng)驗(yàn)的不足走彎路，但資金投入需求較大。以2500 噸全自動(dòng)化熱模鍛生產(chǎn)線為例，列舉了日韓自動(dòng)化供應(yīng)商20 年間針對(duì)中國(guó)客戶的大致報(bào)價(jià)金額，見(jiàn)表3。

表3 日／韓供應(yīng)商針對(duì)2500 噸熱模鍛壓力機(jī)全自動(dòng)化生產(chǎn)線報(bào)價(jià)

由上表看出，20 年間全自動(dòng)熱模鍛生產(chǎn)線，雖因技術(shù)趨于成熟和市場(chǎng)普及率不斷提高，價(jià)格持續(xù)優(yōu)化調(diào)整，但整線投資金額數(shù)目依然較大，對(duì)于大部分鍛造企業(yè)來(lái)說(shuō)壓力較大。因此對(duì)于有自動(dòng)化改造需求和計(jì)劃，并且預(yù)期投入有限的企業(yè)，建議從脫模劑自動(dòng)噴淋裝置入手，逐步進(jìn)行生產(chǎn)線設(shè)備的自動(dòng)化升級(jí)改造。

1）自動(dòng)噴淋裝置的優(yōu)點(diǎn)和必要性。

①低成本投入，有效降低人力成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，很少的技術(shù)及生產(chǎn)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(rùn)滑的作用，可提高鍛件質(zhì)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(zhǎng)期計(jì)算，降低生產(chǎn)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(dòng)化生產(chǎn)節(jié)拍，及時(shí)冷卻潤(rùn)滑模具，穩(wěn)定生產(chǎn)效率。

2）脫模劑自動(dòng)噴淋裝置的實(shí)現(xiàn)方式。

自動(dòng)噴淋裝置依據(jù)30 ～50 個(gè)控制閥及電控裝置的指令，可根據(jù)鍛件的不同靈活調(diào)整空氣壓力、噴量和速度，同時(shí)調(diào)節(jié)充分混合后的脫模液的噴量和噴速以達(dá)到涂覆的最佳狀態(tài)?？刂崎y的多少直接影響噴淋狀態(tài)及在短時(shí)間完成噴淋的動(dòng)作。如果自動(dòng)生產(chǎn)線壓力機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍要達(dá)到15 ～20 件/分的作業(yè)時(shí)，必須要短時(shí)間內(nèi)完成脫模動(dòng)作以確保延長(zhǎng)模具壽命。

①獨(dú)立伺服控制式。適用于所有鍛造自動(dòng)化設(shè)備，通過(guò)獨(dú)立的伺服器控制，實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確地噴射脫模劑，可根據(jù)產(chǎn)品的不同更換噴嘴，噴嘴按照在控制面板上設(shè)定并存儲(chǔ)的自動(dòng)噴淋工作的定量、定時(shí)、定位數(shù)據(jù)，在各個(gè)工位的模具上進(jìn)行自動(dòng)噴淋動(dòng)作，即使像曲軸這樣復(fù)雜成形的鍛件也可做到準(zhǔn)確而高效的噴淋（圖12）。

②步進(jìn)梁中間梁臂式。

適用于步進(jìn)梁形式的鍛造自動(dòng)化設(shè)備，噴嘴設(shè)計(jì)安裝在步進(jìn)梁的中間梁臂上，因無(wú)需安裝額外的驅(qū)動(dòng)裝置從而減少資金投入（圖13）。

③固定模座式。適用于半自動(dòng)化以及上下料設(shè)備，噴嘴設(shè)計(jì)安裝在模座上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易保養(yǎng)，價(jià)格低（圖14）。

3）脫模劑自動(dòng)噴淋裝置的價(jià)格。一整套包含脫模劑攪拌罐和噴嘴的自動(dòng)噴淋裝置，大致依照控制閥、噴頭數(shù)量及設(shè)計(jì)的不同，成熟的日韓品牌設(shè)備的市場(chǎng)價(jià)格約在65 萬(wàn)元～165 萬(wàn)元人民幣區(qū)間，不同類型噴淋裝置大概參考價(jià)格范圍，見(jiàn)表4。

⑷自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商的選擇。

兩種實(shí)現(xiàn)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(dòng)化供應(yīng)商熟悉各種自動(dòng)化設(shè)備及應(yīng)用，并結(jié)合行業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)要求、生產(chǎn)工藝，提供合理的可行性分析和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，這就要求供應(yīng)商要具有較高的專業(yè)化水平，“專業(yè)度”是選擇供應(yīng)商最重要的參考要素之一。

國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其德、美、日、韓等國(guó)的模鍛發(fā)展起步早、經(jīng)驗(yàn)豐富。以熱模鍛為例，1931 年美國(guó)國(guó)民機(jī)器公司（National Machinery Company）設(shè)計(jì)制造了第一臺(tái)熱模鍛壓力機(jī)；20 世紀(jì)70 年代以來(lái)，以熱模鍛壓力機(jī)為主機(jī)的熱模鍛自動(dòng)線和多工位熱模鍛壓力機(jī)得到了迅速的發(fā)展；80 年代，蘇聯(lián)制造了125MN 熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)線，與此同時(shí)，微型計(jì)算機(jī)控制熱模鍛壓力機(jī)的應(yīng)用開(kāi)始成為自動(dòng)化發(fā)展的重要方向。

對(duì)比我國(guó)，熱模鍛壓力機(jī)的設(shè)計(jì)制造開(kāi)始于20世紀(jì)60 年代，第二重型機(jī)器廠在1978 年引進(jìn)德國(guó)Eumuco 公司的技術(shù)后開(kāi)始制造熱模鍛壓力機(jī)。直到21 世紀(jì)我國(guó)開(kāi)始進(jìn)入以熱模鍛壓力機(jī)自動(dòng)化和自動(dòng)線為目標(biāo)的成套技術(shù)發(fā)展階段。由此看出，發(fā)達(dá)國(guó)家模鍛設(shè)備研發(fā)與制造歷史更悠久，經(jīng)驗(yàn)更豐富，技術(shù)水平相應(yīng)較高，是我國(guó)鍛造行業(yè)技術(shù)及裝備水平提升的良好借鑒；但考慮成本投入以及適應(yīng)性，推薦自動(dòng)化改造投入時(shí)選取性價(jià)比更高、更適用亞洲生產(chǎn)習(xí)慣、可提供快速對(duì)應(yīng)服務(wù)的日本、韓國(guó)廠商企業(yè)。

結(jié)束語(yǔ)

由于國(guó)內(nèi)鍛造生產(chǎn)日益增長(zhǎng)以及生產(chǎn)條件、技術(shù)提高的迫切需求，鍛造企業(yè)有必要進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)改造；對(duì)比投入整條鍛造自動(dòng)化生產(chǎn)線所需的大額投資，推薦大部分企業(yè)逐步以性價(jià)比高的先進(jìn)自動(dòng)化單機(jī)設(shè)備進(jìn)行分次改造，其中首要投資重點(diǎn)建議放在投資小、收益回報(bào)高的脫模劑自動(dòng)潤(rùn)滑噴淋裝置，該裝置不但能提高鍛件生產(chǎn)質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，更能從提供模具壽命、減少人力上大大節(jié)約生產(chǎn)成本，也更好適應(yīng)環(huán)境友好型企業(yè)的建設(shè)需求，為國(guó)內(nèi)鍛造企業(yè)所必要的極為高效的投資方向與途徑。