一种锯床棒料夹持补进送给自动化装置整体解决方案

文／齐凤山，朱向涛，李志，高杨，杨金岭·中信戴卡股份有限公司

在锻造轮毂生产过程中需要将棒料集中放在加工前序轨道上，而且需要每根棒料逐渐供给锯切机，这样就需要设计一种锯床棒料补进供给送料装置，以便能锯切出指定等长度棒料，保证产品质量的稳定性，进一步提高效率，同时进一步推进公司生产线自动化、少人化。

坯料下料方式缺点分析

⑴人工下料：劳动强度大，费时费力，从环保和人性化角度分析由于粉尘和噪声的原因对工人身体呼吸系统和听力有伤害。

⑵冲床或剪床剪切下料：端面局部变形容易产生毛刺和裂纹。

⑶砂轮片切割：效率低，砂轮片材料损耗大。

⑷气割：受设备影响功率较大。

⑸电火花切割：较为不适合铝合金材料。

⑹水切割：借助机器人或固定喷嘴喷头，水介质用量大，循环除异味较麻烦。

⑺锯切：耗材主要是带锯条或圆锯片，使用较为方便。

坯料锯切过程注意事项

锻造铝合金车轮坯料一般是带锯进行下料作业的，原料有挤压棒和铸棒等。

锯切棒料必须是质控部门检验合格的棒料，具备质控部门的质量合格单据；锯切的端面根据要求进行光整处理，消除锯痕对车轮表面的影响，操作人员100%自检表面质量，异常品单独码放，并进行工艺参数调整；锯切后的棒料100%进行“批号与合金牌号”打号标识，打号位置为端面中心部位。

锯切后的棒料码放过程中须轻拿轻放，不允许出现表面及端面磕伤情况，如有磕碰伤棒料须单独码放并标识以待处理。码放入筐后要求状态卡标识清楚炉次号、锯切时间、操作人员及坯料数量。

下料计算的依据是锻前锻后铝合金材料在塑性变形过程中体积不变的定律。

锻造铝合金车轮的成形工艺方案

锻造铝合金车轮的成形工艺方案：棒料锯切→棒料加热→旋转锻→初锻→终锻→切边→旋压→车加工→铣加工→装配气门嘴→质量检测→包装发货。

首先，锻造毛坯工步设计使用锻造模拟软件进行过程模拟。通过模拟可发现初始模具结构、毛坯工步设计的问题，经调整和优化设计，将理想结果输出为最终优化设计方案以及3D、2D 加工图纸，并据此进行实物模具加工。模具锻造毛坯变形工步设计一次成形，实际锻造试制工作一次性完成。

锯床棒料夹持补进送给自动化装置

机械结构介绍

此自动化装置见图1，锯床棒料夹持补进送给自动化装置按功能分类如下。

图1 一种锯床棒料夹持补进送给自动化装置示意图

⑴锯切部分：锯条、锯条扳角度辊、锯条带动轮、带动轮转轴、带动轮转轴机架、横梁、锯条扳角度转轴。

⑵棒料传输部分：机器人、机器人夹爪、链轮及链子、装置整体框架、伺服电机1、电机固定支架、辊轮、轴承组件、传动轴。

⑶顶起部分：棒料升举托架、气缸、导柱导套、气缸机架。

⑷夹持送进部分：轴承组件、夹板(左右各一个)、伺服电机2、丝杠、减速机1、联轴器1、伺服电机3、直线导轨、棒料夹爪(左右各一个)、轴承组件、传动轴、左右正反丝杠、联轴器2、减速机2、U 形框架、直线导轨。

⑸限位定量部分：定尺气缸、活塞杆、定尺。

⑹基础框架：装置整体框架、立柱框体、可调底座。

零部件结构功能及相互位置

机器人置于地面底座上，机器人夹爪置于机器人手臂上。棒料升举托架连接于气缸活塞杆上，导柱导套置于气缸机架上，气缸置于气缸机架中。链轮及链子置于装置整体框架中，通过旋转带动辊轮旋转，其动力来源于伺服电机1，电机固定支架焊接固定于立柱框体左侧，定尺气缸焊接固定于立柱框体内侧，活塞杆端头固接于定尺上，光电开关固定于装置整体框架上端面，轴承组件固定于立柱框体内侧，直线导轨置于U 形框架上。夹板在直线导轨上滑动，伺服电机2 主轴连接联轴器2 和减速机2 主轴并与左右正反丝杠左端连接，左右正反丝杠穿于轴承组件中，其左右穿过夹板中实现正反转、居中夹持或松开锯切前棒料。丝杠左端置于轴承组件中旋转，右端穿过U 形框架丝扣连接减速机1，减速机1 与联轴器1 主轴连接，联轴器1 主轴与伺服电机3 主轴连接。U 形框架置于直线导轨上，立柱框体连接于下端可调底座置于地上，棒料夹爪通过螺栓连接于夹板(左右各一个)端侧。链轮和辊轮穿过传动轴，传动轴置于装置整体框架上。一对锯条扳角度辊目的是保证锯条垂直锯切，带动轮转轴机架上的伺服电机带动锯条带动轮和带动轮转轴运动，锯条带动轮带动锯条旋转。横梁水平固接于置于地上的带动轮转轴机架上。锯条扳角度转轴穿过横梁上的孔。锯条扳角度转轴穿过锯条扳角度辊并且其下端用卡簧卡住锯条扳角度辊，防止锯条扳角度辊旋转掉落。

自动化方案实施过程

第一步：将整根长棒料置于辊轮形成的联排轨道后(右)端，伺服电机2 旋转带动左右正反丝杠旋转，夹板(左右各一个)在直线导轨上滑动带动棒料夹爪(左右各一个)居中夹持锯切前棒料；随后，定尺气缸的活塞杆带动定尺上举伸出辊轮形成的联排轨道，挡住棒料左端头。

第二步：伺服电机3 带动丝杠旋转，带动U 形框架在直线导轨上前行滑动。被夹持锯切前棒料左端头顶住定尺右端面，光电开关信号(图中没画出)反馈给伺服电机3 停转，U 形框架在直线导轨上停止前进滑动；锯条向下运动切掉棒料多余头部10mm，伺服电机3 继续带动丝杠旋转，带动U 形框架在直线导轨继续前行滑动，被夹持棒料一同前行，根据锯切长度前行距离，由伺服电机3 尾端编码器控制达到行进距离后，伺服电机3 停转，棒料停止运动；锯条扳角度辊保证锯条垂直锯切，锯条带动轮带动锯条旋转，锯条下行锯切棒料，锯切棒料额定尺寸后，锯条上行。

第三步：伺服电机1 旋转带动链轮及链子旋转，前排12 个辊轮旋转带动锯切后棒料前行至棒料升举托架上，侧面光电开关信号反馈伺服电机1 停止转动；在导柱导套导向作用下，气缸活塞杆连接的棒料升举托架举起锯切后棒料；机器人将锯切后棒料夹走，气缸活塞杆退回；锯切完成后伺服电机3 继续带动丝杠旋转，带动U 形框架在直线导轨上前行滑动，被夹持锯切前棒料一同前行，前行距离为锯切长度，由伺服电机19端编码器控制达到距离后，伺服电机3停转，锯切前棒料停止运动。锯条下行锯切棒料定尺下一段，机器人将锯切下的棒料夹走；分配给后序不同轨道或工序，如此反复实现锯切等长棒料。

结束语

本装置整体解决方案将铝或其他合金棒料按照锯切指定长度进行锯切，而且能将铝或其他合金棒料在锯切加工轨道上稳定的定尺锯切，在使用中能够自动调整棒料长度来适应生产不同大小的轮毂要求，并且能适用不同粗细棒料，产量稳定、运行成本可控、质量可靠。该自动化装置结构简单、实用性强、适应范围广、自动化程度高、安全稳定加工标准化等突出优点。提高了效率，节省了人力，为进一步推进公司生产线自动化、少人化提供了有利帮助。