接头锻造自动化生产线简介

接头是转向拉杆总成中一个重要的保安件，起着传递力达到转向的作用，是一种模锻件。锻造行业工作环境脏、乱、差，劳动强度高，愿意从事该行业的人不多，随着生活水平的提高，愿意从事锻造行业的人则更加稀缺。即便是提高工资水平，也没有多少人愿意干，以我司为例，现场工人40 岁以下的仅有5 个人，还在37 ～40 岁之间，现在80%的年龄段在40 ～55 岁之间，明显的年轻劳动力短缺，后继无人，故推行锻造的自动化势在必行。

现状及工艺描述

我司生产的小锻件产品达到200 多种，每年600万件左右，每天发交近50 个品种，而按照零库存的要求又不能过量生产，所以给排产带来很多困难，每个班频繁换模，有时一个班要换3 次模具，导致效率低下，而工人按照计件方式挣工资，影响工人的工作积极性，故给各个方面管理都带来诸多的不利因素。

以我司的BJ1046 接头产品为例(产品照片见图1)，下料重0.8kg，锻件重0.68kg，现有接头产品的锻造工艺为：1 人手工放料、中频加热、1 人空气锤拔长、3 人终锻成形、1 人切边、成品输送入筐，全线共6 人，生产节拍5 秒/件。生产效率较高，但人员太多，招工困难，工人成本较高。鉴于此状况，我们结合自动化的要求进行了认真分析，选择了批量较大每年在280 万件左右且较稳定的BJ1022、BJ1046 两种接头来配置全自动锻造生产线(生产线见图2)。我们于2020 年11 月份讨论方案，签订合同实施，2021 年5 月份开始投产使用。

图1 BJ1046 接头产品照片

图2 生产线

配置要求

⑴满足BJ1022、BJ1046 两种接头的批量生产；

⑵单件节拍7 秒以内，按照300 天生产计算，年产在280 万件左右；

⑶实现从上料、中频加热、制坯、终锻成形、切边过程的全自动生产模式；

⑷故障率低，每班允许出现1 次；

⑸模具寿命高，保证可连续生产5 个班以上；

⑹模具更换方便，定位准确。

工艺和设备配置

根据生产线的配置要求，进行了多方案的分析，从上料一直到最后的切边冷却工序，最终确定工序为翻料机构自动倒料、阶梯上料机自动上料、中频感应加热炉自动感应加热、辊锻机辊锻制坯、接头预锻、接头终锻、切边、入筐。上料工序采用翻料机构将整筐料按照料斗的承载重量倒入部分坯料，翻料机构的尺寸按照我们的料筐尺寸和载重设计，料斗处根据缺料情况进行不定时自动倒料。料斗处为阶梯上料机构，根据中频炉膛进料的情况自动提升。炉膛采用压辊式进料方式自动进料。出料口处有链条式自动出料机构，同时配有高精度测温，实现料温的三分选，符合要求温度的自动进入辊锻机的接料钳口，超温和欠温的被送到相应不合格的料筐中。辊锻机接到料后开始4 道次辊锻制坯，完成后用夹钳扔进滑道，直接落至传送带上，通过传送带送至R1 机器人抓取位置，机器人实现预锻送料，机器人离开后发信号给630 吨电动螺旋压力机锻打成形，然后预锻件被顶起，R2机器人取件放置到400 吨电动螺旋压力机终锻模内完成终锻，预锻工序630 吨压力机同步完成自动石墨乳喷涂。终锻后R3 机器人取走工件放入切边压力机完成切边，R4 机器人取走工件放到输送链上，工件自动落入产品存放箱，飞边被顶料板自动顶起由取飞边机构取走放到飞边传送链上，落入飞边筐，终锻工序400 吨压力机同步完成自动石墨乳喷涂，至此整个工艺过程结束。

整条线配置为：1 台带有自动倒料上料的中频炉、1 台自动辊锻机、1 台630 吨电动螺旋压力机、1 台400 吨电动螺旋压力机、1 台气动冲床、2 台石墨乳喷涂装置、1 台自动取飞边装置、4 台Fanuc 机器人，并配有各相关的传送带等。所有设备信号之间实现了互联互通，并设定总控柜实现整条线的总线控制，有整线故障报警和故障保护，当某个工序发生故障时，前面的工序会有应对措施，如把生产的半成品甩到一边，后面工序都停止动作，直至故障解除。

效果

⑴完成了整条线的自动化生产，推进了公司自动化技术的应用，起到了一定的引领作用；

⑵实现了减员，单班由6 人减为1 人，只是在巡视，以便处理异常；

⑶实现一模两件，12～13秒锻打一次，即6～6.5秒1 件，虽然达不到5 秒1 件，但是可以连续生产的时间长，除了发生故障时，会一直在生产，使综合效率提高5%～15%；

⑷稳定了产品质量，保持了产品尺寸的一致性；

⑸综合成本略有提高，设备投入大，维护保养费用增加，这方面要经过常年的统计，才能有相对可靠的数据。

调试过程中的一些细节

⑴坯料下料时端面尽量整齐，无毛刺，否则会在进中频感应加热时拱起，无法正常进料，如果用数控带锯床或者圆锯机下料基本不存在故障。

⑵辊锻机辊锻后的料送往输送链的弯道要处理好(图3)，这个要在现场试验，否则容易  卡 料 。

图3 弯道

⑶自动线机器人的抓手要根据产品形状设计，合理抓取。

⑷产品在各个工序的状态要稳定，如预锻和终锻上下模都要设计顶料机构，下面的顶料机构一般可以使用原来设备下面配置的顶出缸，而上面就要在上模座上增加顶出缸，以实现上模顶出，当然顶出系统要稳定，该模具顶杆的顶出靠液压系统，而退回是用压缩弹簧。

⑸切边处是把切边凹模放在上面，下面是切边凸模，这样机器人容易准确放件，切边后飞边套在凸模上，而凸模下面放上一块飞边气动顶出板，当工件被机器人抓走后，顶出板顶起飞边，与凸模脱离，这样取飞边机构就能顺利取走飞边，具体切边模见图4。

图4 切边模

⑹石墨乳喷涂部分，这个地方要便于石墨喷涂量的调节，因为模具的磨损程度、产品的结构形式、模具的温度等因素，经常会影响出模。

结束语

该接头的自动化锻造生产线实现了整个锻造过程的自动化，解决了锻造招工难的问题，使产品质量得到了稳定，使生产时间得以延长。但自动线的投入，也面临着新的问题，需要我们的后防力量足够强大，能够快速解决随时发生的故障，包括机械、电器和自动化等方方面面。模具寿命有待提高，要保证连续使用5 个班以上。产品要有量，减少品种更换次数。为了能够在几年之后还活下去，摆脱无人干活的困境，这些自动化方面的困难是我们必须去克服解决的。另外需要注意的是，计划上新自动线时，如何保证整体方案可行，能够顺利投产是非常关键的，设备供应商可能为了揽到业务，会答应用户的各种要求，其中的一些细节考虑的可能不是很到位，工艺过程也不如用户熟悉，他能不能最终把存在的问题解决好，就成为了一个问号。所以在上项目时，我们必须要双方共同探讨具体方案，把我们的工艺过程中存在的难点和问题详细沟通，供方也要毫无保留的介绍应对措施，也许只有这样才能取得满意的结果，确保项目的最终成功，当然这也只是我们的一点浅见，不当之处，还请指正。