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经济型前轴万吨自动化锻造生产线常见问题与解决措施-【新闻】江油

时间:2021/04/29 19:38:37 编辑:

随着前轴市场的不断开发,企业原有的锻造线产能已无法满足需求,为打破产量不足的瓶颈制约,结合国内多条辊锻线的使用经验,并根据现在招工难的现状,我公司决定新投入一条万吨自动化锻造线。为此我们进行了深入分析,最终确定了加大主机吨位至1万吨且是自动化的经济型前轴生产线,以适应民营企业发展要求的投资少、见效快、投资回报率高的现实要求。

国内同行业部分厂家主机吨位小,大都是4000~8000吨的摩擦压力机,没有配备机器人,未实现自动化生产,工人劳动强度大、工作环境恶劣。有个别用户全线配置了12000吨热模锻压力机或者16000吨电动螺旋压力机,也实现了全线的自动化生产,但投入巨大,一条线投入都在2亿~3亿元之间,不适合中小企业的现实情况。

投资情况及达成效果

该生产线配置了一台1250kW中频感应加热装置、一台1000mm辊锻机、一台10000吨摩擦压力机、两台1600吨电动压力机、三台KUKA KR360机器人进行自动化操作,总投资2000万元左右,是国外高端生产线不足10%的投入,性价比极高,此新工艺属于经济型自动化生产线。

该生产线的投入可增加前轴年产量8万~10万件;自动化水平提高,劳动强度降低,实现了上下工件的自动化,有效缓解锻造行业苦、累、脏的现象;实现了减员增效,单班减少2人,双班减少4人,每年可节约工人工资20万元以上;产品质量得到大幅提高,使工件的缺材不合格率降低30%以上,同时打靠方向的尺寸公差由原来的(0,+3)提高到(0,+1.5)。

万吨自动化锻造线常见问题与解决措施

该万吨自动化生产线与我公司原辊锻一、二线相比,有较大不同,首先主机是1万吨的摩擦压力机,原来为4000吨和8000吨,设备吨位提升25%~150%,打击力增大;其次是全线实现了上下料的自动化,改变了原来完全靠人工上下料、翻转和周转的模式。当然在生产线调试过程中也存在着诸多难点和问题,需要一一解决。

三台KUKA KR360机器人的操作

问题描述:机器人是一个自动化设备,价格昂贵,需要人工编程来确定它的动作路径,操作面板全部是英文,锻造车间的人年龄偏大,不敢动手。

解决措施:首先安排2名技术人员来学习编程并具体实施编程,虽然技术员极度紧缺,但还是在关键时候顶上去了,消除了操作工的顾虑。然后由设备厂家的师傅手把手地培训练习,形成了操作视频,并添加了师傅的微信,有问题随时沟通或者让公司内部的技术员现场指导。

结果:经过近半年的练习和使用,现在操作工已经消除了恐惧感并能熟练操作。

弯曲终锻处机器人夹钳抓料困难

问题描述:夹钳从一号料台抓料过程中和弯曲后抓轴过程中容易掉轴,由于前轴需要尽快放到模具里,而此时工件的温度达到1100度左右,这样的高温让工人无从下手(图2),即使有人在现场也爱莫能助。

解决措施:经各部门集思广益,调整抓取料的位置,尽量抓取工字梁处,将倾斜送料方式改为水平送料(图3)。

结果:抓料有较大改进,能连续生产,但还存在气压不稳和夹持力偏小导致掉轴的现象,有待继续改进。

锻打力大,模座有被打破的风险

问题描述:就锻造厂的实际生产情况来看,需要三条辊锻线混线生产,模具还要能够通用,但主机吨位升级成了1万吨,打击力比4000吨增大150%,模座不做优化设计将存在破裂的重大风险。

解决措施:在适当加大工作台面的基础上,将底座材质改为42CrMo,增加其承载能力和打击力。

结果:经过半年的使用,效果良好,底座没有发生异常。

切边处抓轴存在掉轴

问题描述:切边工序处,切边前有飞边易抓取,正好卡在卡爪的槽里,切边后只能抓取工字梁的外表面,夹飞边开口幅度要大,夹本体开口幅度要小,这样就完全靠夹钳的夹持力和摩擦力来夹住工件,这种状态非常容易掉轴。

解决措施:⑴根据不同的前轴设计不同的卡爪,这样夹持力会更大一些;⑵将卡爪端部开上小沟,以便增大摩擦力。

结果:掉轴问题有一定的改善,但由于轴类型的不同还要根据生产实际情况进一步改进设计。

切边后无法连续生产

问题描述:切边后前轴是自由落体,掉到小车上之后会被弹起,导致前轴斜扭,拳头部翘起卡在模座垫板处,需人工处理,导致后一根前轴降温严重。

解决措施:经过现场仔细分析,要让前轴落下后能够落在理想位置上,故在接件小车的两个钢板面背筋处增加了两个导向杆。

图4接件小车增设导向杆

结果:改造后彻底消除了此问题,由原来的无法连续生产变为了连续生产。

热校正后前轴拱起,气缸推不到位

问题描述:我们自制的架子是两个部件组合在一起的,滑道是一部分,气缸推顶装置是一部分,气缸推顶装置推动前轴时只能推动10根左右,然后前轴便成堆拱起,推不到平衡吊抓取的位置,工人无法用3米长的铁钩将前轴拉到设定位置,每根前轴100多公斤,完全靠人拉动5米左右,劳动强度极大,且占用了一个人。

解决措施:经咨询同行及现场分析,从原理上不应该发生这个问题,同行的滑道基本是水平的,我们的滑道还有10度的斜度,从理论上讲更易于滑动。我们采取了垫斜推顶装置、将架子调到水平位置、焊接滑道和推顶装置等多种措施,经过10余次的改进,最终找到问题的根源,是气缸推顶装置与滑道接口处不共面导致,将滑道与推顶装置找平后焊接在一起。

结果:改进后将拱起现象彻底消除,解放了工人的繁重体力劳动。

自动化连线

问题描述:将所有工序完全按照自动化的方式设计,出现异常后,由于生产线识别不到位而继续生产,导致出现废品甚至损坏设备、模具等情况,或者出现故障报警,但难以消除报警信息的问题。

解决措施:消除完全的自动化设计,在关键节点动作上增加单步确认按钮,实施人工确认完好后进行下一步的动作。

结果:经过改进后,生产线没有发生动作异常未识别而造成的事故。

热校正顶起高度低,机器人夹钳无法抓取

问题描述:在热校正后,用机器人夹钳抓取前轴放在滑道上,但是顶杆顶出后夹钳夹不住,夹爪只能夹在分模面上侧,导致无法生产。

解决措施:经过认真分析,增大了顶杆下部的油缸活塞杆行程,抓取效果略有改善,但仍未解决。随后分析模具结构设计,发现下模座总体高度比原辊锻一、二线高度低30毫米,故主要原因在此。由于此处顶板受力较大,减薄顶板的同时还要保证其强度,故按照顶杆下落位置铣掉30毫米,且对顶板边缘处进行了保留,保持了强度。

结果:改进后,实现了夹钳的顺利抓取,同时未发生其他异常。

中频炉出现乱动作

问题描述:中频炉正常使用过程中程序突然出现错乱,生产线不执行既定的进料动作,前导向板不按既定动作工作,导致不能正常生产。

解决措施:此问题是软故障,不是直观能发现的问题,在处理这类问题时,需要电工对所有线路逐一排查。在生产线运行过程中共出现两次此类故障,一次通过将中频电源线与中频控制线用木板全部隔开而解决,另一次是由于温度传感器被击穿所致,更换温度传感器后得以解决。

结果:此问题已经解决,但是软故障发生后是最难处理的。

1万吨摩擦压力机滑块提升位置

问题描述:摩擦压力机滑块的提升是靠摩擦盘的摩擦力驱动完成的,由于滑块位置不准导致机器人的夹钳撞到模具。

解决措施:将安全栓按照滑块的最小提升距离确定高度,滑块提升不到位时辅以手动提升,安全栓旋转到位后才能发出信号,机器人方可执行取放件的动作。

结果:确保了机器人不再与模具相撞。

诸如上述此类问题还有很多,在此不再一一列举,各类问题得以逐个消除都是锻造厂各部门紧密配合的结果。

结束语

生产线的投产离不开各部门的共同努力和鼎力支持,同时从思想上要改变设备供应商会把设备处理的尽善尽美的观点,生产线的引入必须要有我们自己的消化、吸收和后续的改进过程,仔细分析和观察每一个问题,并坚持不解决问题不罢休的工作作风。该生产线的投产提升了义和车桥锻造前轴的能力,成功推进了机器人在前轴锻造方面的应用,是前轴锻造领域经济型万吨自动化锻造生产线的典范。

作者简介

王夕锋,锻造技术部总工,工程师,主要从事前轴锻造模具的设计、开发,前轴的热处理、机加工开发工作,各种热锻件的开发,主持完成三条前轴辊锻线、两条前轴调质线、七条前轴加工线、四条模锻件的锻造线,开发前轴毛坯近40个品种,其中《汽车前轴精密成型工艺研发与应用》获得省技术创新项目,拥有发明专利1项、实用新型专利5项。

——本文摘自《锻造与冲压》杂志2019年第17期。

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