锻造自动化生产线(机器人上下料)如何设计,生产线难点以及潜在风险点和应对措施

1. 锻造概述

锻造工件大小都有,常见的100Kg以内,大的高达600Kg,本文主要针对的是100Kg以内工件的锻造自动化。

下图是大工件锻造操作机:

锻造自动化生产线(机器人上下料)如何设计,设计难点以及潜在风险点和应对措施

下图是100Kg以下锻造机器人上下料自动化生产线:

锻造自动化生产线(机器人上下料)如何设计,设计难点以及潜在风险点和应对措施

常见的锻造类零件,比如曲轴、连杆、转向节等。

锻造自动化生产线(机器人上下料)如何设计,设计难点以及潜在风险点和应对措施

2. 锻造自动化生产线设计方法和流程

锻造自动化生产线主要由棒料切割机、棒料上料机、中频加热炉、锻压机、温控线等组成。

2.1 设计依据

设计依据有工件外形尺寸、重量、工艺、温度、节拍、模具等。

锻造工艺:棒料切割—棒料加热—镦粗(去氧化皮)—成型(喷脱模剂)—切飞边冲孔—温控。

热模锻温度:1200℃。

模具:热模锻模腔磨损快,20Kg曲轴的模具使用寿命3000次左右,基本上每天都要更换模具,模具修复通常采用模腔堆焊重新加工的方法实现模具二次使用。

2.2 生产线布局

生产线布局根据节拍和设备数量来确定,机器人搬运一次工件(20Kg为例)的时间7s左右,如果产线节拍快,就需要多布置机器人。

锻造自动化生产线(机器人上下料)如何设计,设计难点以及潜在风险点和应对措施

2.3 机器人手爪设计和选型

机器人手爪设计需要根据工件外形尺寸设计,特别要注意锻件的拔模斜度,选取工件上的平整面作为抓取点,手爪尽量避免4点夹持,夹持位置采用错位的方式实现3点夹持。

机器人选型根据工件尺寸和重量选择铸造专用机器人(IP67),并根据现场环境,决定是否给机器人穿防护服(建议穿),机器人选型方法参见 http://www.cad2d3d.com/post-1250.html

3. 锻造自动化生产线难点

手爪设计是锻造自动化生产线设计的难点,手爪要应对1200°高温的工件,与工件接触部分需要选用耐高温的材料制成,气缸或油缸部分需要考虑隔热和防尘防水设计,工件尽量不要手爪上长时间停留,如果节拍允许,考虑给手爪沾水降温。

小工件(≤20Kg)采用平行爪夹持,大工件优先采用关节式夹持。

脱模剂喷雾装置可独立控制水、气和脱模剂三路,喷脱模剂工序不可控的因素太多,需要现场反复调试,脱模效果不好的话,模腔内的工件顶不出来,影响自动化生产线的稳定性。

4. 锻造自动化生产线风险点和应对措施

手爪失效:由于工件表面不平整,手爪和工件行程点接触,工件在手爪上会摇摆不定,因此避免夹持点行程长方形布置,可考虑夹持点错位和手指块接触部分开槽。

工件粘模:工件粘在下模模腔内,压机顶杆顶不出来,机器人无法取件,需要改善脱模剂喷雾效果,确保工件可以顺利顶出。

工件顶出后不定位:压机顶杆顶出时,工件存在弹跳,造成顶出后位置有偏差,工件最终位置无法检测,只能让手爪过去夹持,如果夹不到工件就报警。

5. 总结

锻造采用机器人上下料越来越普遍了,采用机器人既能保证节拍,也能提高产品质量,基本上2~3年就可以收回机器人成本,综合考虑机器人是锻造自动化首选。

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