小曲轴自动化锻造生产线概述

文/张龙，鲁帅，王喜珠，孙庆祥·一汽锻造(吉林)有限公司

锻造企业是机械制造行业中工作环境差，劳动强度大，人员密集型的毛坯类加工企业，近年来，随着我国制造业技术能力及制造水平的提高，自动化锻造在我国的锻造行业也进行了尝试与应用，如我公司正使用的12500t前梁自动化生产线和6300t小曲轴自动化生产线、4000t链板节自动化生产线、4000t连杆自动化生产线等。

生产工艺

不同品种的小曲轴需要不同的生产工艺，出于产品通用性的考虑，我公司引进了可以实现多工位锻打的韩国锻压机，用机器人和步进梁进行锻件的传递，实现了不同品种生产的全线自动化。具体工艺流程如下：上料→中频感应加热→热坯料自动分选→锻造→热校正→卸料→余温热处理→存储→清理→检查→清洗/防锈/烘干→装箱。

设备概述

6300 t自动化生产线设计生产L形、V形曲轴，L形曲轴设计节拍8s，每小时可生产450件，主要生产04E105123G、04E105123AE、06K105123C、06K105123E曲轴，还可生产06K105123J曲轴。V形曲轴设计节拍9s，每小时可生产400件，可生产31401445、1005021-391型曲轴。

整条生产线为全自动化生产，实现了锻件从上料到包装的全流程自动化，主要配备了上料系统（用叉车将托盘放置于传送带上，机械手将坯料逐个送入加热炉）、中频感应加热炉、热坯料自动三分选系统、上载机、热模锻压力机、卸载机、扭校一体机、锻件温控分选、控温冷却输送带、立体仓库、抛丸机、探伤机、清洗/防锈/烘干机构、标准料箱等生产流程设备，各部位之间依靠机器人进行棒料（锻件）的传递。生产线同时配备了模具翻转机、模具快换机构、模具清洗室、石墨自动配比机构等生产辅助设备。依靠生产流程设备以及生产辅助设备实现了生产的全自动化以及生产的快速切换。

上料系统

传统的上料系统如图1所示，由翻料机、搓料机、输送带组成，但是面对多品种混线生产状况，搓板空搓料、棒料站立、搓料振动掉落等问题不断发生，致使此处常需要人员进行看护，浪费了大量的人力和物力资源，料架系统由标准料盘与机器人、输送链、机械手组成，很好的解决了上述问题。

棒料在标准托盘上通过叉车放置在料架区域，托盘在此区域传送，机器人从托盘上抓起棒料后放置在输送链上，输送链将棒料传递至机械手下侧，机械手横向移动卡爪将棒料夹起，放置在电加热前端输送链上，输送链将锻件传递至电加热前侧夹送辊处，由夹送辊送入电加热。

图1 上料系统

加热及分选系统

中频电加热采用知名电加热厂家ABP产品，采用一用一备式结构，可以实现产品的快速切换，同时根据不同产品配备不同配方，电加热根据配方自动进行温度调节，最大限度降低能耗。

在入炉口配备专用的一键式清空装置，可以实现在连续锻打的过程中进行棒料清空，清空后清空杆自动回到始位，节省了大量人力及物力。在出炉口处配备有热坯料的欠温、合格、超温的三分选装置，通过测温探头监控棒料表面温度，实现棒料的温度筛选，合格棒料通过滑道传递到接料器处如图2所示。

热模锻压力机

热模锻压力机如图3所示，是我公司从韩国J & H PRESS 进口的专门为锻造曲轴设计的6300t锻压机。具有生产效率高、锻打速度快、加载力均匀、换模速度快、封闭高度调整速度快等优点，非常适合批量生产的流水线作业。

机器人接收接料器信号后夹取棒料放置在上载机处，上载机将棒料送至锻压机内部，步进梁将棒料夹起，同时传递信号给喷淋系统，通过步进梁内部信号的反馈，喷淋系统进行各工位润滑以及棒料异常夹取停机处理，锻打后锻件经过卸载机传递到下一工序机器人处。

图2 加热及分选系统

图3 热模锻压力机

锻压机配备了模具翻转装置、模具清洗装置以及模具快换装置，在模具异常时，液压系统松开模具，换模车将模具拉出，翻转机将模具翻转，翻转后的模具放置在模具清洗小车上，推入清洗房，利用高压水枪进行模具的彻底清理。同时另外一台换模车可以快速将备用模具推入设备，液压系统锁紧模具，换模工作可在15分钟内完成，实现了快速换模。

扭校一体机

扭校一体机如图4所示，是专门为大众V形和L形曲轴设计的整体式机器，具有扭拧和校正功能，整台机器采用液压驱动，存在运行稳定加压恒定，可以保证扭拧精度在±0.5°范围内。

图4 扭校一体机

机器人将锻件放在上载机处，上载机将锻件送入扭校一体机，经过步进梁与喷淋系统的配合，实现锻件的扭校，扭校后的锻件经过卸载机送达温度分选处，测温探头进行温度判定，机器人将温度不足锻件分选出，将合格锻件放在控温冷却带处。

控温冷却输送带

控温冷却系统设计为用于非调质钢乘用车曲轴类锻件的锻后控制冷却，通过控制冷却处理使锻件满足产品金相组织、晶粒度、硬度及性能要求。

经扭校工序后的锻件，由机器人转运到控温冷却带的专用托盘上，托盘避免了曲轴传送过程中相接触产生硬度变化和磕碰伤，经硬度抽检输送带、风冷处理输送带、水雾冷却输送带进入立体库区如图5所示。

图5 控温冷却输送带

控温冷却输送系统包含小批量硬度抽检输送部分、风冷处理输送部分、水雾冷却输送部分，锻件进入控制冷却系统的温度大约在1050～1150℃范围，锻件进入风冷处理输送部分和水雾冷却输送部分前，分别设置两处红外温度检测点，控制温度分别为600℃和300℃，当锻件表面温度超出控制温度，测温装置能够进行声光报警，输送系统实现自动停机，控温冷却系统能够保证锻件出控温系统的温度低于200℃。

立体仓库

立体仓库如图6所示，用于曲轴的中间存储，存储曲轴的数量为2160件。为提升出入库效率，立体仓库被设计为能够在生产过程中同时进行出件和入件。而且，立体仓库系统设置了抛丸工序出口和备用出口，当生产锻件为不需抛丸处理的调质钢曲轴或立体仓库因故障不能使用时，锻件可以经备用出口，进行装箱转运。

图6 立体仓库

当锻件进入立体仓库区域，通过对立体仓库的程序设置，锻件可不入库直接入抛丸机处理，也可以通过程序控制直接储存在料架上，这样利于对产品按模具号、炉批号、生产日期等进行管理。

抛丸机

抛丸机为韩国KYUNDONG公司生产的多工位转台式强力抛丸机，用于对曲轴类锻件表面进行清理，抛丸机系统如图7所示，由抛丸机和除尘器两个部分组成。

图7 抛丸机系统

相比传统的人工挂件上料方式，抛丸机系统实现了装件、卸件均使用机器人完成，减轻了工人的劳动负担，提高了生产效率。锻件被机器人准确放置在托辊上后，将随转台旋转6个工位，同时可在托辊上自转。每个锻件经2组强力抛丸器和1组普通抛丸器处理，这种形式的抛丸处理能够保证锻件获得更好的表面质量，完成抛丸的锻件由机器人取出，送入锻后处理系统。

探伤/检测/清洗/烘干/防锈/包装系统

锻后处理系统用于抛丸后曲轴自动传输、磁化、荧光检查、退磁、直线度/变形检测、打磨、清洗、防锈、烘干、包装等。

锻件由机器人传送至探伤机输送带，经磁化电流磁化后，由传送机将曲轴自动送到暗房内，在暗房内操作者进行人工荧光检查，根据检查结果控制锻件走向，合格件输送到退磁机构；裂纹件输送到打磨工位；明显废品送到废料箱。在打磨/检测工位，对探伤后有裂纹、表面缺陷的曲轴进行打磨，打磨折纹件需返回探伤区域重新磁化检验。而探伤合格件直接进入清洗输送带，烘干后进行浸防锈剂防锈，防锈后进行锻件吹干，处理后的锻件由机器人码放进入包装箱，完成曲轴的发交准备。

锻后处理系统由韩国AGANG公司设计、制造，由探伤机、输送带、防锈烘干机、机器人等几部分组成，如图8所示。锻件经输送带传送至探伤机上，探伤机喷淋探伤液，人工在暗室内检查锻件质量，不合格件分离出，合格件流入下一工序，由人工检查锻件表面质量；合格件由机械手夹取、涂防锈油、烘干，烘干后锻件由机器人摆放至锻件箱，用叉车转运至暂存区，准备发送给客户。

至此，钢材完成了由圆棒料到曲轴的蜕变。

图8 锻后处理系统

结束语

本文以小曲轴为例，阐述了我公司全自动化生产线上完成的棒料到曲轴的全部过程，也向读者展示了国内先进的全自动化生产线的工艺流程，仅希望借此文抛砖引玉，为行业提供一些可参考的设备自动化知识。