锻造企业自动化升级改造的投资方向（下）

文/朱碧雯·沈阳名华时代科技有限公司

《锻造企业自动化升级改造的投资方向》（上）见《锻造与冲压》2020 年第21 期

⑵各种自动化设备介绍。

1）自动上料/下料装置。

自动上料装置分为杯式和机械臂两种。杯式上料装置是料杯在倾斜位接住棒料后竖起，再由爪钳将棒料抓取至模具工位的装置，杯式上料装置适用于圆柱类锻件的垂直锻造（图6）。上料机械臂可从外部直接抓取棒料送至1 工位，减少一个工位数的步进梁和爪钳，兼顾垂直送料与水平送料，可减小工人的疲劳强度，提高生产效率（30%左右），也让加热炉放置位置更自由（图7）。下料装置保证自动化过程的连续性，不受制于工人的操作熟练度，保证锻件品质的稳定性。上/下料装置安装在步进梁箱体外侧，便于装置的维护及保养。

2）伺服步进梁自动化连线。

伺服步进梁有6 轴、8 轴、10 轴伺服驱动之分，前后梁臂上装有与模具工位数量相对应的爪钳，爪钳前后方向夹紧锻件后在模具工位间顺序移动，从而实现自动生产。步进梁梁臂可拆卸，便于更换模具和卡具，梁臂上可配套安装脱模剂自动喷嘴，用户可根据锻件特点选择上料装置。步进梁为现代锻造生产自动化的核心装备，将压力机的生产效能最大化，如图8所示，将棒料依次移送至压力机内部各工位，用连续工艺完成生产并排出产品。

3）V 形快速换模座装置。

无需笨重的模具夹具，采用两台小巧轻便的台车在短时间内安全轻松更换模座，避免了压力机内危险繁重的劳动、大幅缩短模具更换时间，支持任何工厂布局。左侧空置台车驶进取出压力机中的模座后驶出，右侧载有新模座的台车驶进安装，台车由电机驱动，通过控制按钮即可实现模座的安全快速更换（图9）。

4）传送带。

传送带装置通常分为冲孔、飞边、产品、冷却传送带等不同工艺位传送带。冲孔和飞边传送带（图10）是分别将冲孔工艺位和飞边工艺位排出的残余废料集中移送至料筐的装置，产品传送带是将完成成形工艺的产品移送至冷却传送带的装置（图11），冷却传送带则是将成形后的产品，进行冷却并移送至下一工序，通过在传送带上方进行空气的送风循环，达到冷却的效果。

⑶脱模剂自动喷淋装置。

直接投入全新整线自动化生产线虽然可在较短时间内一次性完成自动化升级，更直接、更易避免由生产和工艺经验的不足走弯路，但资金投入需求较大。以2500 吨全自动化热模锻生产线为例，列举了日韩自动化供应商20 年间针对中国客户的大致报价金额，见表3。

表3 日／韩供应商针对2500 吨热模锻压力机全自动化生产线报价

由上表看出，20 年间全自动热模锻生产线，虽因技术趋于成熟和市场普及率不断提高，价格持续优化调整，但整线投资金额数目依然较大，对于大部分锻造企业来说压力较大。因此对于有自动化改造需求和计划，并且预期投入有限的企业，建议从脱模剂自动喷淋装置入手，逐步进行生产线设备的自动化升级改造。

1）自动喷淋装置的优点和必要性。

①低成本投入，有效降低人力成本，提高劳动生产效率，很少的技术及生产条件的制约；

②将脱模剂均匀且迅速地喷到模具型腔中，使之有效发挥冷却润滑的作用，可提高锻件质量及模具寿命，从而降低锻件的制造成本；

③节省人力成本，中长期计算，降低生产成本；

④带脱模剂回收循环使用装置的喷淋装置，可有效节约资源、更环保；

⑤改善工厂的工作环境，提升工人健康；

⑥满足自动化生产节拍，及时冷却润滑模具，稳定生产效率。

2）脱模剂自动喷淋装置的实现方式。

自动喷淋装置依据30 ～50 个控制阀及电控装置的指令，可根据锻件的不同灵活调整空气压力、喷量和速度，同时调节充分混合后的脱模液的喷量和喷速以达到涂覆的最佳状态。控制阀的多少直接影响喷淋状态及在短时间完成喷淋的动作。如果自动生产线压力机的生产节拍要达到15 ～20 件/分的作业时，必须要短时间内完成脱模动作以确保延长模具寿命。

①独立伺服控制式。适用于所有锻造自动化设备，通过独立的伺服器控制，实现快速而准确地喷射脱模剂，可根据产品的不同更换喷嘴，喷嘴按照在控制面板上设定并存储的自动喷淋工作的定量、定时、定位数据，在各个工位的模具上进行自动喷淋动作，即使像曲轴这样复杂成形的锻件也可做到准确而高效的喷淋（图12）。

②步进梁中间梁臂式。

适用于步进梁形式的锻造自动化设备，喷嘴设计安装在步进梁的中间梁臂上，因无需安装额外的驱动装置从而减少资金投入（图13）。

③固定模座式。适用于半自动化以及上下料设备，喷嘴设计安装在模座上，结构简单易保养，价格低（图14）。

3）脱模剂自动喷淋装置的价格。一整套包含脱模剂搅拌罐和喷嘴的自动喷淋装置，大致依照控制阀、喷头数量及设计的不同，成熟的日韩品牌设备的市场价格约在65 万元～165 万元人民币区间，不同类型喷淋装置大概参考价格范围，见表4。

⑷自动化设备供应商的选择。

两种实现途径的合理选择，不仅依靠锻造企业的人才和判断，也要求自动化供应商熟悉各种自动化设备及应用，并结合行业的生产标准、生产要求、生产工艺，提供合理的可行性分析和实现细节，这就要求供应商要具有较高的专业化水平，“专业度”是选择供应商最重要的参考要素之一。

国外发达国家，尤其德、美、日、韩等国的模锻发展起步早、经验丰富。以热模锻为例，1931 年美国国民机器公司（National Machinery Company）设计制造了第一台热模锻压力机；20 世纪70 年代以来，以热模锻压力机为主机的热模锻自动线和多工位热模锻压力机得到了迅速的发展；80 年代，苏联制造了125MN 热模锻压力机自动线，与此同时，微型计算机控制热模锻压力机的应用开始成为自动化发展的重要方向。

对比我国，热模锻压力机的设计制造开始于20世纪60 年代，第二重型机器厂在1978 年引进德国Eumuco 公司的技术后开始制造热模锻压力机。直到21 世纪我国开始进入以热模锻压力机自动化和自动线为目标的成套技术发展阶段。由此看出，发达国家模锻设备研发与制造历史更悠久，经验更丰富，技术水平相应较高，是我国锻造行业技术及装备水平提升的良好借鉴；但考虑成本投入以及适应性，推荐自动化改造投入时选取性价比更高、更适用亚洲生产习惯、可提供快速对应服务的日本、韩国厂商企业。

结束语

由于国内锻造生产日益增长以及生产条件、技术提高的迫切需求，锻造企业有必要进行自动化升级改造；对比投入整条锻造自动化生产线所需的大额投资，推荐大部分企业逐步以性价比高的先进自动化单机设备进行分次改造，其中首要投资重点建议放在投资小、收益回报高的脱模剂自动润滑喷淋装置，该装置不但能提高锻件生产质量、提高劳动生产率，更能从提供模具寿命、减少人力上大大节约生产成本，也更好适应环境友好型企业的建设需求，为国内锻造企业所必要的极为高效的投资方向与途径。