CN102744574A - 一种变截面簧片坯料全自动生产工艺及生产设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变截面簧片坯料全自动生产工艺及生产设备，该工艺由自动上料装置横向自动上料，上料后通过输送链条与天然气加热炉连接，天然气加热炉的出口设有输送辊道，坯料定时定量放至步进加热炉，达到温度坯料纵向输出进入自动除鳞辊道，送到高压水除鳞装置，坯料除鳞后进入轧机自动定位夹紧、计算机程控轧制，横移机械手将簧片夹到另一并行的热态校直通道，完成校直后输送到端头加工通道，簧片在自动定位切头后，完成端头加工后输送至集料架，最后用电磁吸盘实现自动下线码放。本发明克服了现有技术的不足，实现变截面簧片一次加热，一人操控的全自动生产线的工艺，该工艺节约能源、节省人工，同时提高簧片表面质量和疲劳寿命。

Description

一种变截面簧片坯料全自动生产工艺及生产设备

 

技术领域

本发明涉及变截面钢板弹簧簧片加工技术领域，具体属于一种变截面簧片坯料全自动生产工艺及生产设备。

 

背景技术

现有变截面簧片轧制及端头切边/切角、冲大孔、打弯等加工工艺方案一般是：人工上料加热（中频感应炉或天然气炉）、人工送料到轧机钳口，轧制后人工送料到冲床切头、码放；待工件冷却后，人工将簧片放在机械校直机上校直；人工上料端头再次加热，人工放到冲床或液压机完成切边、冲大孔、打弯等工序加工后，人工码放。有些端头加工复杂簧片甚至要加热三次才能完成。变截面簧片在热处理前就要加热2～3次，能耗等生产成本高；多次加热簧片表面脱碳层加深，完成以上操作需要工人6～7名，人工送料、人工操控，工人劳动强度大，生产效率低；簧片截面尺寸波动大，影响钢板弹簧刚度；由于簧片高温加热会形成氧化皮（俗称鳞片），轧制前没经过除鳞，轧制时氧化皮会嵌入簧片中形成表面凹陷等缺陷；簧片表面脱碳、凹陷等缺陷形成早期疲劳源，使产品的疲劳寿命下降。国内有厂家在簧片坯料加热后，轧制前用高压水冲氧化皮的实践，但存在水压不稳定，除鳞率低（﹤80%），高压水不能循环利用，不能实现自动化等问题。

 

本发明内容

本发明的目的是提供一种变截面簧片坯料全自动生产工艺及生产设备，克服了现有技术的不足，实现变截面簧片一次加热，一人操控的全自动生产线的工艺，该工艺节约能源、节省人工，同时提高簧片表面质量和疲劳寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种变截面簧片坯料全自动生产工艺及生产设备，所述的该工艺由自动上料装置横向自动上料，上料后通过输送链条与天然气加热炉连接，天然气加热炉的出口设有输送辊道，坯料定时定量放至步进加热炉，达到温度坯料纵向输出进入自动除鳞辊道，送到高压水除鳞装置，坯料除鳞后进入轧机自动定位夹紧、计算机程控轧制，横移机械手将簧片夹到另一并行的热态校直通道，完成校直后输送到端头加工通道，簧片在自动定位切头后，三维机械手再将簧片分别送到冲大孔、切边、压弯等加工工位，根据产品的不同工艺由三维机械手分别将工件送到不同工位，由伺服装置完成自动定位、夹紧，实现切头、冲大孔、切边、打弯等工序自动加工，采用伺服电机等控制端头定位，保证簧片长度尺寸公差，完成端头加工后输送至集料架，最后用电磁吸盘实现自动下线码放。  

所述的该设备，包括自动上、下料装置、天然气加热炉及步进机构、高压水除鳞装置、液压伺服自动轧制机组、校直机构、四工位液压机、拉料装置、集料输送装置、电磁吸盘码料装置、三维机械手及专用计算机控制系统。

所述自动上、下料装置包括抓料小车、电磁吸盘、横移编码器、横移油缸、炉前上料辊道。

所述高压水除鳞装置由管道水泵、高压油泵、辊道、水缸套油缸总成、高压水喷嘴、除鳞箱组成，高压水喷嘴分布在除鳞箱的内侧顶部，辊道穿过除鳞箱。

所述校直机构由主被动转臂、校直油缸、拉杆、滑块和校直机架组成，校直油缸通过主被动转臂连接滑块，滑块和机架平行布置，校直缸的伸缩完成校直及松开动作。

所述液压伺服自动轧制机组包括机架、上下轧辊、连接杆、减速器、电机、液压站、电气、计算机及专用程序控制软件系统，电机和减速器直接连接，减速器的两个输出轴通过连接杆带动上、下轧辊转动，油缸动作通过计算机程序控制液压系统，以控制两轧辊间隙，同时控制拉料油缸和夹料钳口工作，实现簧片变截面轧制功能。 

所述拉料装置由拉料缸、拉料小车、钳口装置和伺服定位装置组成，伺服定位装置通过伺服电机控制挡块移动，完成伺服定位。其优点是定位准确、调节方便、易于自动化生产。

所述四工位液压机根据工作负荷不同，可设置不同缸径和不同工作压力的油缸（如100t和200t）。簧片端部切头、冲大孔、切边、压弯等四工序加工自动定位装置都是通过伺服电机控制，每个工位并行摆放，其定位准确、调节方便、易于实现自动化生产和边角料自动收集。

所述集料辊道由集料链条和集料机架组成。集料机架内腔有循环水冷却，便于簧片热加工后较快冷却，避免簧片高温度堆集产生变形，同时可提高集料机架和自动码料电磁吸盘使用寿命。

与已有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明将簧片一次加热，实现除鳞、轧制、校直、切头、冲大孔、切边、打弯等多工序连续自动加工，全部加工过程只需一人操控，与传统加工方案相比人工减少80%。簧片端头冲大孔、切边、打弯等工序加工全部利用余热完成，加热能耗减少30～50%。采用油缸压水缸的增压原理创新设计高压水除鳞装置，清除900℃左右高温加热簧片表面氧化皮等缺陷，工作水压≥25MPa，除鳞率达95%以上，同时不会造成簧片高温浸水开裂，簧片表面清洁光滑，能显著的提高簧片的疲劳寿命（在设计应力大于900MPa的高应力板簧，疲劳寿命提高30～50%）。簧片变截面轧制及切头、冲大孔、切边和压弯等端头加工定位均采用末端伺服自动定位，定位准确，调节方便。簧片长度、截面尺寸等质量指标稳定，簧片总成刚度波动≤5%，优于GB19844-2005中刚度允差7～10%标准要求。拉料小车采用力矩杠杆放大原理，使得轧制时夹紧钳口力量足够大，可以克服起轧点漂移现象，更精准的控制簧片的刚度。校直机构采用平行四边形结构，有效保证校直后的变截面簧片的直线度。通过三维机械手及伺服定位机构，四工位压力机可以同时完成切头、冲大孔、切边和压弯工序加工，也可是上述工序的任意组合。片端的切头、冲大孔、切边、压弯工序加工，采用四工位压力机按一字形布置，加工边角料可用一台输送机自动收集，生产环境清洁。集料装置采用可移动辊道，与端头加工工序（切头、冲大孔、切边和压弯）实现无缝对接。集料机架采用中空管状结构，内腔有循环水冷却，便于簧片热加工后较快冷却，避免簧片高温堆集产生变形和自回火现象，同时可提高集料机架使用寿命。在自动码料电磁吸盘外壁设有循环水冷却，以提高电磁吸盘使用可靠性和使用寿命。在轧制及四工位加工等工作部位配备有摄像头，其动作图像实时传输至中央控制室，方便操作人员监控和应急处理。

 

附图说明

图1为本发明的设备结构示意图；

图2为本发明自动上、下料装置俯视结构示意图；

图3为本发明自动上、下料装置侧视结构示意图；

图4为本发明校直机构的结构示意图；

图5为本发明拉料小车夹紧机构的结构示意图；

具体实施方式

参见附图，图中：1 自动上料装置；2 步进梁；3 天然气加热炉；4 加热出料辊道；5 轧制进料辊道；6 高压水除鳞装置；7 轧制主机；8 横移机械手；9 拉料小车；10 热校直机；11 校直出料辊道；12 四工位压机；13 切头工位；14 冲孔工位；15 切边工位；16 压弯工位；17 料头收集装置；18 压弯定位装置；19 压弯出料辊道；20 切边定位装置；21 冲孔定位装置；22 切头出料辊道；23、切头定位装置；24 三维机械手；25 可移动辊道；26 冷却集料装置；27 自动码料装置；28 操控室29 液压站；30 轧制动力装置；31 抓料小车；32 电磁铁； 33 横移编码器；34 横移气缸；35 炉前上料辊道；41 主动转臂；42 校直油缸；43 拉杆；44 滑块；45 被动转臂；46：校直机架；51 滚珠丝杠；52 辊轮架；53 滚轮；54 挡料架；55 伺服电机。

本设备由自动上料装置1、天然气加热炉3、高压水除鳞装置6、轧制主机7、横移机械手8、热校直机10、四工位压机12、压弯定位装置18、切边定位装置20、冲孔定位装置21、切头定位装置23、三维机械手24、可移动辊道25、冷却集料装置26、自动码料装置27、操控室28十六部分组成。现以校直出料辊道11为横坐标、料头收集装置17为纵坐标。自动上料装置1位于设备的左下端，由抓料小车31、电磁铁32、横移编码器33、横移气缸34和炉前上料辊道组成。左边往上是天然气加热炉3，其端部装有加热出料辊道4，与其垂直的右侧设有轧制进料辊道5，轧制进料辊道2右端连接高压水除鳞装置6，高压水除鳞装置6主要由管道水泵、高压油泵、辊道、水缸套油缸总成、高压水喷嘴、除鳞箱组成。轧制机组包括轧制主机7、拉料小车9、液压站29、轧制动力装置30，动力装置30给轧制提供动力，布置在轧制主机7的后面，与液压站29平行。与轧制拉料方向平行的是热校直机10，由主动转臂41、校直油缸42、拉杆43、滑块44和被动转臂45、校直机架46组成。横移机械手8横跨在轧制拉料小车9和热校直机10上面，校直出料通道11往左连接到热校直机10上往右连接到四工位压机12的切头工位13上。切头工位13铅直方向下为和切头出料辊道22。与切头工位13往上平行的分别为冲孔工位14、切边工位15、压弯工位16，这些工位分别设有切头定位装置23（铅直方向下接切头出料辊道22）、冲孔定位装置21、切边定位装置20、压弯定位装置18（铅直方向下接压弯出料辊道19）。压弯出料辊道19或切头出料辊道22均可连接至可移动辊道25。可移动辊道25沿冷却集料装置26垂直方向移动，冷却集料装置26主要由滚珠丝杠51、 辊轮架52、 滚轮53、 挡料架54、伺服电机55构成，辊轮架52内装有循环冷却水可以降低坯料下线前的温度，其端头穿插进自动码料装置27的撑架内，横移电机沿出料的方向可左右移动。

 

     整个工序流程简述如下：

     已钻好孔的等厚簧片整齐码放于工位架，吊运至指定抓料小车上31，自动上料装置1的步进电机横移至工位架上面，电磁铁下移至工位架第一层簧片的上表面，触发通电开关，电磁铁起作用吸住第一层的簧片，升降机上升，步进电机往右前进至输送链的正上方，升降机下降，电磁铁断电，簧片被整齐的码放至转动的输送链上。安放在输送链上的簧片随链前进，至设定位置后触发天然气加热炉3的步进梁2动作开关，步进梁升起、前进、下降、复位循环往复动作后，带动簧片前进并逐渐加热升温，至额定温度后簧片滑落至加热出料辊道4上输送至轧制进料辊道5上，先经过高压水除鳞装置6的高压水除去表面的氧化铁皮，簧片继续滚动至轧制拉料小车9的钳口进行夹紧，开始在轧制主机7上进行变截面的轧制，完成后拉料小车9后移至设定位置同时横移机械手8将已轧制后的变截面簧片取出横移至热校直机10挤压模块型腔内，校直机进行挤压校直。校直完成后输送至四工位压机12中的第一个工位切头工位进行切头，完成后根据不同变截面簧片的端头工序加工要求按设定的程序通过三维机械手24横移到冲孔工位14冲端头孔、切边工位15切边、压弯工位16端头压弯，片端加工留下的料头滑落至料头收集装置17上，输送到便于处理的位置集中处理。端头形状加工完毕后通过可移动辊道25输送至冷却集料装置26，其中的冷却集料装置26中的辊轮架52中空内注循环冷却水，用于加速降低簧片温度，集料输送链条将工件输送至自动码料装置27的撑架内设定位置，自动码料装置27的电磁铁动作，将自动码放整齐的簧片一并吸起，横移电机动作将簧片吊运至下线工位架，至此整个工序全部完成进入下一个工作循环。

Claims (8)

1.一种变截面簧片坯料全自动生产工艺及生产设备，其特征在于：所述的该工艺由自动上料装置横向自动上料，上料后通过输送链条与天然气加热炉连接，天然气加热炉的出口设有输送辊道，坯料定时定量放至步进加热炉，达到温度坯料纵向输出进入自动除鳞辊道，送到高压水除鳞装置，坯料除鳞后进入轧机自动定位夹紧、计算机程控轧制，横移机械手将簧片夹到另一并行的热态校直通道，完成校直后输送到端头加工通道，簧片在自动定位切头后，三维机械手再将簧片分别送到冲大孔、切边、压弯等加工工位，根据产品的不同工艺由三维机械手分别将工件送到不同工位，由伺服装置完成自动定位、夹紧，实现切头、冲大孔、切边、打弯等工序自动加工，采用伺服电机等控制端头定位，保证簧片长度尺寸公差，完成端头加工后输送至集料架，最后用电磁吸盘实现自动下线码放。

2.根据权利要求1所述的一种变截面簧片坯料全自动生产设备，其特征在于：所述的该设备，包括电磁吸盘上、下料装置、天然气加热炉及步进机构、高压水除鳞装置、液压伺服自动轧制机组、校直机构、四工位液压机、拉料装置、集料输送装置、电磁吸盘码料装置、三维机械手及专用计算机控制系统。

3.根据权利要求2所述的一种变截面簧片坯料全自动生产设备，其特征在于：所述自动上、下料装置包括抓料小车、电磁吸盘、横移编码器、横移油缸、炉前上料辊道。

4.根据权利要求2所述的一种变截面簧片坯料全自动生产设备，其特征在于：所述高压水除鳞装置由管道水泵、高压油泵、辊道、水缸套油缸总成、高压水喷嘴、除鳞箱组成，高压水喷嘴分布在除鳞箱的内侧顶部，辊道穿过除鳞箱。

5.根据权利要求2所述的一种变截面簧片坯料全自动生产设备，其特征在于：所述校直机构由主被动转臂、校直油缸、拉杆、滑块和校直机架组成，校直油缸通过主被动转臂连接滑块，滑块和机架平行布置。

6.根据权利要求2所述的一种变截面簧片坯料全自动生产设备，其特征在于：所述液压伺服自动轧制机组包括机架、上下轧辊、连接杆、减速器、电机、液压站、电气、计算机及专用程序控制软件系统，电机和减速器直接连接，减速器的两个输出轴通过连接杆带动上、下轧辊转动，油缸动作通过计算机程序控制液压系统，以控制两轧辊间隙，同时控制拉料油缸和夹料钳口工作，实现簧片变截面轧制功能。

7.根据权利要求2所述的一种变截面簧片坯料全自动生产设备，其特征在于：所述拉料装置由拉料缸、拉料小车、钳口装置和伺服定位装置组成，伺服定位装置通过伺服电机控制挡块移动，完成伺服定位。

8.根据权利要求2所述的一种变截面簧片坯料全自动生产设备，其特征在于：所述集料输送装置由集料链条和集料机架组成，集料机架内腔有循环水冷却。

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