汽车前轴万吨自动化锻造生产线

传统汽车前轴锻造采用人工操作生产，劳动强度大，工作环境差。为响应国家智能化战略号召和新旧动能转换，打造和提升产品竞争力，缓解锻造行业苦、累、脏的现象。结合前两条锻造线的使用经验，我公司于2017年2月份开始筹建万吨前轴自动化锻造线(图1)，于2018年7月份投产运行。
 

生产线概述
 

该生产线投资1700多万元，可生产40～160kg范围内前轴锻件，设计节拍2.5～3分钟/件，年生产能力8～10万件(两班制)。锻件合格率达到98%，锻件材料利用率85%以上，该前轴锻造线工艺流程为：自动上料→中频感应加热→3道次精辊→弯曲、模锻→热切边→热校正。
 

设备概述
 

整线配置设备8台，包含1台1250kW中频感应加热装置、1台ZGD1000自动辊锻机、1台10000t摩擦压力机、2台1600t电动螺旋压力机、3台KUKA KR360F机器人。建设成功的万吨前轴自动化锻造线如图2所示。
 

⑴1250kW中频感应加热装置。
 

1250kW中频感应加热装置为重庆恒锐生产。叉车将坯料置于储料平台，气动翻料机构按照设定指令节拍自动进入加热炉内感应加热，测温系统采用国际先进的德国Impac公司IS310远红外测温仪，实现材料温度精准控制。出料时经三级分选装置，根据加热后材料温度值，自动分选出温度低和温度高的圆钢，实现加热温度精准控制，避免材料加热过高或过低出现内部组织晶粒的不均匀，影响产品的内部组织。对前轴质量提高做好保障，分类存放，加热合格的材料经喂料装置，进入下道工序生产。
 

⑵ZGD1000自动辊锻机。
 

ZGD1000自动辊锻机为北京机电研究所生产设备，辊锻最大毛坯直径160mm，与机械手联动配合操作使用，机械手可横向纵向移动并进行180°旋转送料，将工件送入各个工位进行三道次辊锻。
 

该工序兼有锻和轧的特点，产品精度高、表面粗糙度小、锻件质量好，节约金属原材料，生产效率高，在锤上拔长时需要多次打击，辊锻上只要辗压几次，辊锻变形是连续静压变形，因为辊锻时金属纤维组织连续按锻件外轮廓分布，组织均匀力学性能好，精密辊锻后无需加工，避免了流线切断或外露的不利。

图1 万吨前轴自动化锻造线布局图

图2 万吨前轴自动化锻造线

辊锻连续转动，没有冲击与振动，金属和模具间相对滑动少，所需设备吨位小，因为辊锻过程是连续的变形过程，变形的每一瞬间只与一个截面进行接触，劳动条件好易于实现自动化，对于前轴这样变截面的复杂形状辊锻，是属于刚体的啮合运动和金属在型腔内塑性流动交织在一起的复杂过程。辊锻后前轴直坯成形，为后工序压弯模锻做好准备。

⑶10000t摩擦压力机。

10000t摩擦压力机（图3）为青锻公司生产，对辊锻后的直坯前轴锻件进行弯曲和模锻成形。该设备重量为672t，地面以上高度10.55m，属于螺旋压力机的一种传统结构形式，电机带动两个摩擦轮同时转动，当两摩擦轮交替接触两侧飞轮后，实现飞轮的正反转，带动螺杆下端滑块上下运动。实现对锻件公称力10000t的瞬间打击。锻件整体打击力度变大后致密度提高，内部组织紧实，锻件外观光滑，成形饱满，边角R弧等处，过渡圆滑，锻件质量明显提高，锻件质量水平达到新的高度，产品竞争实力提高。

图3 10000t摩擦压力机

图4 机器人上下料

⑷1600吨电动螺旋压力机。

两台EPC型1600吨电动螺旋压力机对成形后锻件进行飞边切除和直线度校直。该压力机结构紧凑，传动链短、打击速度快、能耗低、效率高、操作维修方便。根据锻件成形工艺，电动机上的小齿轮带动大齿轮作正反向旋转带动滑块上下运动，回程到某一距离后电动机断电，由飞轮储蓄的能量带动滑块上行，只有在压制锻件和回程时工作，所以节电效果明显。
 

⑸KUKA KR360F机器人。
 

三台KUKA KR360F六轴机器人(图4)，为锻造专用机器人，耐热防尘设计，所夹持坯料在1300℃时仍保持良好的工作状态。Windows操作系统，触屏面板，6D空间控制鼠标，每种不同产品设定不同程序，每次转产时调出程序即可生产。三台机器人分别布置在弯曲、模锻工序、热切边工序、热校正工序的取料送料，替代人工运料翻料，节拍运行平稳可靠。
 

结束语
 

该生产线整线设备周围用安全围栏包裹，当人员进入护栏区域，该区域设备自行停止工作，避免生产时对人身造成伤害，从进料开始各工序间信号连接，全自动运行，各设备之间衔接完善、合理可靠，运行状况协调流畅。
 

锻造行业由于特殊的工艺要求，存在石墨乳、高温、噪声等污染，工作环境非常恶劣，招工困难，随着科技的发展和自动化水平的提高，应用机器人代替人工是锻造行业的发展方向，以上为我公司新上的锻造线情况，希望能为行业自动化改进提供参考。
 

——本文节选自《锻造与冲压》2019年第7期