文/趙春霞，李帥，張振水·中國重型汽車集團有限公司濟南成型廠

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

鍛造生產(chǎn)線基礎(chǔ)——工序過程特性

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)^程特性進行簡要分析。

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，能夠順利實現(xiàn)成形，同時獲得良好的鍛后組織和性能。針對料段出爐溫度這一特性，現(xiàn)場設(shè)備增設(shè)自動分選裝置，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(或人工)線不同，自動化生產(chǎn)線對生產(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，嚴重的還將造成整線停線。

(3)對關(guān)鍵部位的點檢。

一是定期對電爐托架、導(dǎo)軌和壓輥部位進行檢查(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；二是定期對電爐出料機構(gòu)進行檢查，避免料段在出料機構(gòu)處卡頓造成的節(jié)拍波動和料段磕碰。

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。

更換工裝后對封閉高度參數(shù)進行確認，避免因材料分布不均造成缺陷。

(2)模具吹掃裝置的點檢。

在鐓粗/拍扁工序中，料段會有大量氧化皮脫落，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。

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)定期對鍛模橋部間隙進行確認。

(2)鍛模噴淋潤滑參數(shù)的設(shè)定。

鍛模噴淋潤滑效果不良直接導(dǎo)致的產(chǎn)品失效模式有鍛件不滿模(過量時，局部型腔積存脫模劑產(chǎn)生氣阻；量小時，潤滑不良流動阻力增大)、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)場依據(jù)鍛模材質(zhì)、脫模劑型號等實際情況，確認適合自身模具的脫模劑與水配比及噴淋潤滑時間等細節(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)熱溫度過高或過低，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)熱溫度標準和檢測要求至關(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、冷卻裝置的點檢。

吹掃的目的是確保凸模型腔內(nèi)無積存氧化皮等異物；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)場實際，生產(chǎn)線選用空冷的方式對鍛件進行冷卻。

自動化生產(chǎn)線焦點——工件周轉(zhuǎn)

本單位自動化生產(chǎn)線采用機器人進行工件周轉(zhuǎn)，相比人工周轉(zhuǎn)該方式有效降低工人勞動強度，且動作一致性和過程重復(fù)性高。現(xiàn)用的機器人抓放件普遍采用空間坐標系進行定位，機器人抓放件時不能隨著鍛件位置的變動自動修正，抓取位置不當極易造成鍛件變形、關(guān)鍵部位夾取缺陷，因此對鍛件位置一致性、機器人抓取精度要求較高。目前本單位主要從設(shè)備管理和防錯兩方面進行特性管理。設(shè)備管理方面：根據(jù)機器人夾臂夾指使用情況制定適宜的維保計劃；對鍛件周轉(zhuǎn)平臺定期緊固。防錯方面：制作應(yīng)用轉(zhuǎn)向節(jié)定點樣件，工裝更換后使用樣件對抓放件點位進行校準，從而避免因抓放件點位不當造成的鍛件夾傷及鍛件變形。

自動化生產(chǎn)線核心——模具設(shè)計和使用

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)計和維護保養(yǎng)能更好地保證產(chǎn)品質(zhì)量和自動化生產(chǎn)線正常運轉(zhuǎn)。

(1)模具設(shè)計要充分考慮自動化生產(chǎn)線要求。

一是在模具設(shè)計時考慮工件放置穩(wěn)定性，在鍛模設(shè)計時應(yīng)考慮鐓粗/拍扁件放料位置，必要時設(shè)計工藝放料臺，以提高放件穩(wěn)定性；二是模具設(shè)計過程借鑒常見產(chǎn)品缺陷，從模具設(shè)計上避免常見缺陷的產(chǎn)生。如切邊模具設(shè)計時，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。

對返修模具進行三維掃描，檢測模具返修的符合性和一致性，減小模具變差。

(3)模具維護保養(yǎng)標準化。

若模具維護保養(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)場根據(jù)各類型產(chǎn)品模具的實際壽命及使用情況制定相應(yīng)的模具維護保養(yǎng)基準，確保模具維護保養(yǎng)的及時、有效。

結(jié)論

(1)針對自動化生產(chǎn)線對設(shè)備工藝參數(shù)、模具使用要求較高的特殊性，需要完善對設(shè)備與模具的點檢、維護與保養(yǎng)機制。設(shè)備和工裝的點檢、維護與保養(yǎng)既要有專業(yè)保全人員的支持，也要有一線人員的參與，通過專業(yè)保全與自主保全的相互配合、相互補充，確保各項設(shè)備參數(shù)和工裝使用條件符合過程特性要求。

(2)針對自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍快的特點，現(xiàn)場工作人員更應(yīng)注重預(yù)防性參數(shù)確認、維護和點檢，減少事后檢驗，從而避免較高的成本損失。