文/趙春霞，李帥，張振水·中國(guó)重型汽車集團(tuán)有限公司濟(jì)南成型廠

隨著自動(dòng)化裝備在鍛造行業(yè)中的不斷普及和應(yīng)用，通過(guò)檢驗(yàn)的事后解決問(wèn)題型生產(chǎn)方式因高損失成本已遠(yuǎn)不能適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)狀，如何有效提高自動(dòng)化生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量是當(dāng)前鍛造企業(yè)生存與發(fā)展面臨的新挑戰(zhàn)。鍛造過(guò)程特性往往決定了最終的產(chǎn)品質(zhì)量，通過(guò)對(duì)已知的過(guò)程特性進(jìn)行控制才能防患于未然。下面，結(jié)合本單位轉(zhuǎn)向節(jié)自動(dòng)化鍛造生產(chǎn)線對(duì)鍛造過(guò)程特性進(jìn)行梳理分析。

鍛造生產(chǎn)線基礎(chǔ)——工序過(guò)程特性

本單位轉(zhuǎn)向節(jié)鍛打工藝流程為：料段加熱→鐓粗/拍扁制坯→熱模鍛→切邊→冷卻。下面按工序?qū)^(guò)程特性進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

加熱工序

(1)料段溫度的控制。

鍛前加熱的目的是正確的利用金屬加熱過(guò)程中的微觀演變規(guī)律，提高金屬的塑性，降低變形抗力，使毛坯容易變形流動(dòng)，能夠順利實(shí)現(xiàn)成形，同時(shí)獲得良好的鍛后組織和性能。針對(duì)料段出爐溫度這一特性，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備增設(shè)自動(dòng)分選裝置，符合工藝要求料段方可下轉(zhuǎn)，高溫和低溫料段分別甩入指定區(qū)域。

(2)料段端面涂刷隔離介質(zhì)。

考慮到環(huán)保、能耗等因素，普遍采用感應(yīng)加熱爐，集膚效應(yīng)易導(dǎo)致相鄰料段黏連，與半自動(dòng)(或人工)線不同，自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)生產(chǎn)線整線節(jié)拍、穩(wěn)定性要求較高，若料段粘連，可能造成節(jié)拍紊亂，嚴(yán)重的還將造成整線停線。

(3)對(duì)關(guān)鍵部位的點(diǎn)檢。

一是定期對(duì)電爐托架、導(dǎo)軌和壓輥部位進(jìn)行檢查(圖1)，避免以上部位因粘料或變形導(dǎo)致的料段表面缺陷，提高鍛件表面質(zhì)量；二是定期對(duì)電爐出料機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查，避免料段在出料機(jī)構(gòu)處卡頓造成的節(jié)拍波動(dòng)和料段磕碰。

圖1 定期檢查

鐓粗/拍扁工序

(1)鐓粗/拍扁封閉高度參數(shù)的確認(rèn)。

更換工裝后對(duì)封閉高度參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，避免因材料分布不均造成缺陷。

(2)模具吹掃裝置的點(diǎn)檢。

在鐓粗/拍扁工序中，料段會(huì)有大量氧化皮脫落，若氧化皮吹掃裝置出現(xiàn)異常，可能導(dǎo)致氧化皮壓入鍛件表面，導(dǎo)致鍛件出現(xiàn)氧化皮硌傷(圖2)。

圖2 氧化皮硌傷

熱模鍛工序

(1)鍛模橋部間隙確認(rèn)。

鍛模橋部間隙是保證鍛件厚度、預(yù)終鍛存料體積比的基礎(chǔ)，其直接關(guān)系到鍛件滿模及設(shè)備打擊力等參數(shù)，因此應(yīng)定期對(duì)鍛模橋部間隙進(jìn)行確認(rèn)。

(2)鍛模噴淋潤(rùn)滑參數(shù)的設(shè)定。

鍛模噴淋潤(rùn)滑效果不良直接導(dǎo)致的產(chǎn)品失效模式有鍛件不滿模(過(guò)量時(shí)，局部型腔積存脫模劑產(chǎn)生氣阻；量小時(shí)，潤(rùn)滑不良流動(dòng)阻力增大)、氧化皮硌傷(氧化皮吹掃不徹底)和鍛件表面缺陷(如鍛件局部折疊)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)鍛模材質(zhì)、脫模劑型號(hào)等實(shí)際情況，確認(rèn)適合自身模具的脫模劑與水配比及噴淋潤(rùn)滑時(shí)間等細(xì)節(jié)。

(3)鍛模預(yù)熱溫度。

根據(jù)模具材質(zhì)，制訂適宜的模具預(yù)熱要求。模具預(yù)熱溫度過(guò)高或過(guò)低，將直接影響模具使用壽命和脫模劑的附著效果，因此，制訂適宜的模具預(yù)熱溫度標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)要求至關(guān)重要。

(4)頂料裝置檢查。

模架內(nèi)設(shè)有頂料裝置，用以傳遞鍛壓機(jī)頂桿的頂料力，頂料裝置的可靠與否直接影響模鍛的效果。因此，頂料裝置在模架設(shè)計(jì)中極具重要性。生產(chǎn)線從兩方面管控：一是定期檢查頂料裝置是否正常頂出及回位，避免因頂料桿不能正常工作導(dǎo)致的鍛件缺陷及生產(chǎn)中斷；二是檢查頂料桿與孔配合間隙，避免因間隙過(guò)大導(dǎo)致的鍛件缺陷(頂料桿位置毛刺，壓入鍛件本體產(chǎn)生缺陷)。

切邊工序

(1)切邊封閉高度。

適宜的封閉高度能使鍛件毛邊正常分離。

(2)切邊模具吹掃、冷卻裝置的點(diǎn)檢。

吹掃的目的是確保凸模型腔內(nèi)無(wú)積存氧化皮等異物；冷卻的目的是保證模具溫度在一定范圍內(nèi)，避免溫度過(guò)高導(dǎo)致模具粘料造成鍛件硌傷。

(3)頂料裝置檢查。

定期檢查頂料裝置是否正常頂出及回位，避免因頂料桿不能正常工作導(dǎo)致鍛件缺陷或鍛件點(diǎn)位變化。

冷卻工序

鍛件的冷卻是保證鍛件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。其冷卻方法主要有三種：

(1)空冷。在無(wú)風(fēng)的空氣中，放在干燥地面上冷卻。

(2)坑冷。在充填有石棉灰、砂子或爐灰等絕熱材料的坑中冷卻。

(3)爐冷。在500 ～800℃的加熱爐中，隨爐緩慢冷卻。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，生產(chǎn)線選用空冷的方式對(duì)鍛件進(jìn)行冷卻。

自動(dòng)化生產(chǎn)線焦點(diǎn)——工件周轉(zhuǎn)

本單位自動(dòng)化生產(chǎn)線采用機(jī)器人進(jìn)行工件周轉(zhuǎn)，相比人工周轉(zhuǎn)該方式有效降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，且動(dòng)作一致性和過(guò)程重復(fù)性高。現(xiàn)用的機(jī)器人抓放件普遍采用空間坐標(biāo)系進(jìn)行定位，機(jī)器人抓放件時(shí)不能隨著鍛件位置的變動(dòng)自動(dòng)修正，抓取位置不當(dāng)極易造成鍛件變形、關(guān)鍵部位夾取缺陷，因此對(duì)鍛件位置一致性、機(jī)器人抓取精度要求較高。目前本單位主要從設(shè)備管理和防錯(cuò)兩方面進(jìn)行特性管理。設(shè)備管理方面：根據(jù)機(jī)器人夾臂夾指使用情況制定適宜的維保計(jì)劃；對(duì)鍛件周轉(zhuǎn)平臺(tái)定期緊固。防錯(cuò)方面：制作應(yīng)用轉(zhuǎn)向節(jié)定點(diǎn)樣件，工裝更換后使用樣件對(duì)抓放件點(diǎn)位進(jìn)行校準(zhǔn)，從而避免因抓放件點(diǎn)位不當(dāng)造成的鍛件夾傷及鍛件變形。

自動(dòng)化生產(chǎn)線核心——模具設(shè)計(jì)和使用

模具作為鍛打產(chǎn)品的基礎(chǔ)，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，因此好的模具設(shè)計(jì)和維護(hù)保養(yǎng)能更好地保證產(chǎn)品質(zhì)量和自動(dòng)化生產(chǎn)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

(1)模具設(shè)計(jì)要充分考慮自動(dòng)化生產(chǎn)線要求。

一是在模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮工件放置穩(wěn)定性，在鍛模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮鐓粗/拍扁件放料位置，必要時(shí)設(shè)計(jì)工藝放料臺(tái)，以提高放件穩(wěn)定性；二是模具設(shè)計(jì)過(guò)程借鑒常見(jiàn)產(chǎn)品缺陷，從模具設(shè)計(jì)上避免常見(jiàn)缺陷的產(chǎn)生。如切邊模具設(shè)計(jì)時(shí)，增加鍛件與凸模接觸面積減少切邊變形。

(2)模具一致性檢測(cè)。

對(duì)返修模具進(jìn)行三維掃描，檢測(cè)模具返修的符合性和一致性，減小模具變差。

(3)模具維護(hù)保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化。

若模具維護(hù)保養(yǎng)不到位，輕則導(dǎo)致鍛件出現(xiàn)折疊、不滿等表面缺陷，重則導(dǎo)致鍛件粘模、變形，造成生產(chǎn)線中斷。現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)各類型產(chǎn)品模具的實(shí)際壽命及使用情況制定相應(yīng)的模具維護(hù)保養(yǎng)基準(zhǔn)，確保模具維護(hù)保養(yǎng)的及時(shí)、有效。

結(jié)論

(1)針對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線對(duì)設(shè)備工藝參數(shù)、模具使用要求較高的特殊性，需要完善對(duì)設(shè)備與模具的點(diǎn)檢、維護(hù)與保養(yǎng)機(jī)制。設(shè)備和工裝的點(diǎn)檢、維護(hù)與保養(yǎng)既要有專業(yè)保全人員的支持，也要有一線人員的參與，通過(guò)專業(yè)保全與自主保全的相互配合、相互補(bǔ)充，確保各項(xiàng)設(shè)備參數(shù)和工裝使用條件符合過(guò)程特性要求。

(2)針對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍快的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員更應(yīng)注重預(yù)防性參數(shù)確認(rèn)、維護(hù)和點(diǎn)檢，減少事后檢驗(yàn)，從而避免較高的成本損失。