CN104550592A - 一种发动机连杆热模锻系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机连杆热模锻系统，它由设置在机房内且从右到左依次设置的取坯滑台（1）、粗锻机器人（2）、热模粗锻机（3）、精锻机器人（4）、热模精锻机（5）、切边机器人（6）、切边压力机（7）、校正机器人（8）和校正压力机（9）组成，机房的房体内设置有高分贝隔音防噪装置和烟尘净化器。本发明的有益效果是：高生产效率、极大减轻工人劳动强度、可实现远程操作、安全可靠、有效避免发动机连杆的夹伤。

Description

一种发动机连杆热模锻系统

技术领域

本发明涉及发动机连杆生产的技术领域，特别是一种发动机连杆热模锻系统。

背景技术

汽车工业是我国国民经济的支柱产业之一，对实现我国“保增长、扩内需、调节构”的经济计划将起着十分重要的作用。从我国汽车工业、发动机行业的发展规划、实际生产情况及发展趋势分析，近些年将大量需求连杆裂解新技术及装备。按汽车工业刊物信息、国家机械工业部发动机行业统计资料，近两年来，仅汽车连杆、农机连杆每年需求量即在6000万件以上。金属基纳米复合材料连杆是国际上十分热门的研究课题，本文提出的结合粉末冶金锻造技术制备出的连杆，其性能将大大优越于现有各类连杆材料，可有效的实现连杆高强度、轻量化、低成本的要求，是今后连杆材料发展的趋势所在。

全球汽车正朝着轻量化、高输出化、低成本化，以及安全、节能、环保、舒适等方向发展。发动机是汽车的心脏，而发动机连杆则是承受强烈冲击力和动态应力最高的动力学负荷部件，它的负荷与其质量成比例，因此连杆的轻量化对发动机具有更重要的意义传统连杆生产方法通常有铸造和锻造，由于铸铁连杆件质量不稳定力学性能差而渐渐被淘汰。锻造工艺很好的解决了这方面的问题，因此，一般连杆在大批量生产时多采用模锻法制造毛坯，目前，国内外连杆毛坯主要有两种类型，即整体式和体盖分开式。

目前，中国汽车制造业作为国民经济的支柱产业之一，在国民经济中占据着重要位置。发动机连杆作为发动机关键零部件，但在国内连杆的热模锻制造还处于相当落后的水平，现场生产只能由人工完成。现场环境相当恶劣，操作十分危险，严重危害了操作人员的身体健康，其产生的危害如下：（1）连杆的整个模锻过程是在高于1100℃上进行，对于这样的高温物体，人工夹持相当危险，而且辐射到操作人员手臂的温度也很高；（2）多台冲床频繁冲压，冲击产生很大的噪音，整个操作是在高噪音环境下完成；（3）模锻过程中会产生大量的有害气体（高温氧化会产生有毒气体，清洗、冷却模具会产生大量油雾、金属粉尘），操作是在高污染环境下完成；连杆模锻频率高，所以人工作业高强度也相当高。

此外，国内连杆热模锻生产技术水平低下，其表现特征如下：（1）效率低：由于高温工件人工夹持困难，人工上、下料时间长，单件周期内辅助工作时间长。（2）质量不稳定：由于人工生产，工件一致性差。（3）单件能耗大：由于锻压机、中频感应加热炉等单位时间能耗大，效率越低，相同能耗产量越小。（4）模锻工序人员需求大：7人/班，三班工序21人，人工费用高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种提高生产效率、极大减轻工人劳动强度、可实现远程操作、安全可靠、有效避免发动机连杆的夹伤的发动机连杆热模锻系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种发动机连杆热模锻系统，它由设置在机房内且从右到左依次设置的取坯滑台、粗锻机器人、热模粗锻机、精锻机器人、热模精锻机、切边机器人、切边压力机、校正机器人和校正压力机组成，机房的房体内设置有高分贝隔音防噪装置和烟尘净化器；

所述的粗锻机器人由具有六自由度的机器人手臂A和夹持机构组成，夹持机构由伺服电缸A、连接杆A、辊砸后夹钳、辊砸大夹钳和前连接板组成，连接杆A的一端设置有法兰盘I，法兰盘I与机器人手臂A的输出端法兰连接，连接杆A的另一端设置有矩形板，矩形板的底表面上且位于矩形板的两端分别设置有伺服电缸A和前连接板，伺服电缸A的输出端设置有辊砸后夹钳，辊砸后夹钳的侧面上设置有V形槽I，前连接板的侧面上设置有辊砸大夹钳，辊砸大夹钳的侧面上设置有与V形槽I相对立的V形槽II；

所述精锻机器人由具有六自由度的机器人手臂B和执行机构，执行机构由连接杆B、左夹紧机构、右夹紧机构、法兰盘II和安装架组成，法兰盘II和安装架分别设置在连接杆B的两端，法兰盘II与机器人手臂B的输出端连接，左夹紧机构和右夹紧机构的结构相同且对称设置在安装架的两侧，左夹紧机构由伺服电缸B、连接架、L板、定位板、压紧块、抬板、连杆I、连杆II和连杆III组成，连接架设置在安装架的侧壁上，伺服电缸B固定安装在连接架的顶部，L板的短板设置在连接架上，定位板呈T形状且定位板设置在L板的长板上，定位板设置在压紧块与连接架之间，连杆I和连杆II的长度相等且均大于连杆III，连杆I平行于连杆II设置，连杆I设置在连杆II的上方，连杆I和连杆II的一端均铰接在定位板的垂直板上，连杆I和连杆II的另一端均铰接在压紧块上，连杆III的一端铰接在伺服电缸B的输出端，连杆III的另一端铰接在连杆I上，抬板设置在L板上且与压紧块相对立设置；

所述的热模精锻机设置有位于模具上方的脱模剂喷淋装置和感应电眼，感应电眼与脱模剂喷淋装置连接，它还包括控制系统，所述的控制系统与取坯滑台、机器人手臂A、伺服电缸A、热模粗锻机、机器人手臂B、伺服电缸B、热模精锻机、切边机器人、切边压力机、校正机器人、校正压力机和感应电眼。

所述的机器人手臂A和机器人手臂B的结构相同。

所述的矩形板的底部还设置有垂直于连接杆A的固定板，固定板上设置有两个导向柱，所述的伺服电缸A设置在固定板上。

所述的辊砸后夹钳上设置有两个导向孔，两个导向孔分别套在两个导向柱上。

所述的伺服电缸A平行于连接杆A设置。

所述的定位板经螺钉固定安装在L板上。

所述的连接架经螺钉固定安装在安装架上。

所述的伺服电缸B平行于连接杆B设置。

本发明具有以下优点：（1）控制系统智能化、无人化：生产线外围结构采用全封闭式，内部各环节设计有实时监控，并由工业现场总线控制，生产现场无需工人操作，在监控室实现远程监控和操作，不会对个人身体造成健康危害。（2）生产效率高、劳动力少、劳动强度低：生产线在无人干预的情况下按规定的流程进行，每个流程均是“稳，准，快”，速度快、效率高；机器人可实行24小时连续作业，大大提高了设备产能；自动化生产线取消原有的现场操作工人员，仅需1人/班在监控室内监控。单班节约人工6人，总共可节约人工18人；由于生产现场无人化生产，员工不再进行高危害作业，大大保障了工人人生安全和健康。（3）降低环境污染，改善制造环境：高分贝隔音防噪装置大大降低了整体车间的噪声和振动，营造了舒适的的办公环境；脱模剂喷淋装置，是雾化喷淋方式，大大降低了生产过程中的能耗，减少了人为操作环节，同时减少了化学剂对人体的伤害；烟尘净化器将废气全部净化后可达直接排放指标，数字化烟尘净化器体现了绿色和谐的设计理念。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为本发明的粗锻机器人的结构示意图；

图3 为本发明的夹持机构的结构示意图；

图4 为本发明的辊砸后夹钳的结构示意图；

图5 为本发明的精锻机器人的结构示意图；

图6 为本发明的执行机构的结构示意图；

图7为图6的主视图；

图8为本发明的连接架的结构示意图；

图9为本发明的安装架的结构示意图；

图10为本发明的定位板的结构示意图；

图11为本发明的抬板的结构示意图

图12为本发明的压紧块的结构示意图；

图中，1-取坯滑台，2-粗锻机器人，3-热模粗锻机，4-精锻机器人，5-热模精锻机，6-切边机器人，7-切边压力机，8-校正机器人，9-校正压力机，10-机器人手臂A，11-夹持机构，12-伺服电缸A，13-连接杆A，14-辊砸后夹钳，15-辊砸大夹钳，16-前连接板，17-法兰盘I，18-矩形板，19-V形槽I，20-V形槽II，21-机器人手臂B，22-执行机构，23-连接杆B，24-法兰盘II，25-安装架，26-伺服电缸B，27-连接架，28-L板，29-定位板，30-压紧块，31-抬板，32-连杆I，33-连杆II，34-连杆III，35-固定板，36-导向柱，37-导向孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，一种发动机连杆热模锻系统，它由设置在机房内且从右到左依次设置的取坯滑台1、粗锻机器人2、热模粗锻机3、精锻机器人4、热模精锻机5、切边机器人6、切边压力机7、校正机器人8和校正压力机9组成，机房的房体内设置有高分贝隔音防噪装置和烟尘净化器。

如图2-4所示，粗锻机器人2由具有六自由度的机器人手臂A10和夹持机构11组成，夹持机构11由伺服电缸A12、连接杆A13、辊砸后夹钳14、辊砸大夹钳15和前连接板16组成，连接杆A13的一端设置有法兰盘I17，法兰盘I17与机器人手臂A10的输出端法兰连接，连接杆A13的另一端设置有矩形板18，矩形板18的底表面上且位于矩形板18的两端分别设置有伺服电缸A12和前连接板16，伺服电缸A12平行于连接杆A13设置，伺服电缸A12的输出端设置有辊砸后夹钳14，辊砸后夹钳14的侧面上设置有V形槽I19，前连接板16的侧面上设置有辊砸大夹钳15，辊砸大夹钳15的侧面上设置有与V形槽I19相对立的V形槽II20，取坯滑台1用于堆放刚铸造成型的连杆坯件，当要在取坯滑台1上抓取连杆坯件时，先经控制系统控制机器人手臂A10的夹持机构运动到取坯滑台1上，并保证连杆坯件在辊砸后夹钳14和辊砸大夹钳15之间，再启动伺服电缸A12后，辊砸后夹钳14朝辊砸大夹钳15方向运动，从而将位于V形槽I19和V形槽II20之间的发动机连杆夹住，最后经控制系统控制机器人手臂A10将坯件发动机连杆输送到热模粗锻机3内进行预锻造，从而快速准确的实现了发动机连杆的粗锻造。

如图5-12所示，精锻机器人4由具有六自由度的机器人手臂B21和执行机构22，机器人手臂A10和机器人手臂B21的结构相同，执行机构22由连接杆B23、左夹紧机构、右夹紧机构、法兰盘II24和安装架25组成，法兰盘II24和安装架25分别设置在连接杆B23的两端，法兰盘II24与机器人手臂B21的输出端连接，左夹紧机构和右夹紧机构的结构相同且对称设置在安装架25的两侧，左夹紧机构由伺服电缸B26、连接架27、L板28、定位板29、压紧块30、抬板31、连杆I32、连杆II33和连杆III34组成，连接架27设置在安装架25的侧壁上，伺服电缸B26固定安装在连接架27的顶部，伺服电缸B26平行于连接杆B23设置，L板28的短板设置在连接架27上，定位板29呈T形状且定位板29设置在L板28的长板上，定位板29设置在压紧块30与连接架27之间，连杆I32和连杆II33的长度相等且均大于连杆III34，连杆I32平行于连杆II33设置，连杆I32设置在连杆II33的上方，连杆I32和连杆II33的一端均铰接在定位板29的垂直板上，连杆I32和连杆II33的另一端均铰接在压紧块30上，连杆III34的一端铰接在伺服电缸B26的输出端，连杆III34的另一端铰接在连杆I32上，抬板31设置在L板28上且与压紧块30相对立设置，抬板31用于支持发动机连杆，当工人要将热模粗锻机3内初步冲成型的发动机连杆转移到热模精锻机5内时，需先经控制系统控制机器人手臂B21上的执行机构22伸入热模粗锻机3内，并保证发动机连杆的飞边在左夹紧机构和右夹紧机构上的压紧块30和抬板31之间，随后控制两个伺服电缸B26启动，连杆III34向外伸出，连杆III带动连杆I32向下做旋转运动，连杆I32带动压紧块30朝抬板31方向运动，压紧块30和抬板31相靠拢，从而两对压紧块30和抬板31稳稳的夹住发动机连杆的飞边，因夹持位在飞边上，从而不会夹伤发动机连杆上的加强筋或圆形凸台，避免了发动机连杆的损坏，最后经控制系统控制机器人手臂B21将发动机连杆输送到热模精锻机5内，从而实现了将热模粗锻机3内的半成品发动机安全的转移到热模精锻机5内，以便于对它进行精锻造。

所述的伺服电缸A12和伺服电缸B26的工作原理是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机最佳优即精确转速控制、精确转数控制、精确扭矩控制转变成精确速度控制、精确位置控制和精确推力控制。

所述的热模精锻机5设置有位于模具上方的脱模剂喷淋装置和感应电眼，感应电眼与脱模剂喷淋装置连接，当感应电眼被由精锻机器人4送入的发动机连杆遮住时，脱模剂喷淋装置喷出脱模剂，而喷淋装置采用雾化喷淋方式，从而大大降低了生产过程中的能耗。

它还包括控制系统，控制系统采用计算机windowsXPE系统，这个系统架构中集成的所有安全控制（SafetyControl）、机器人控制（RobotControl）、运动控制（MotionControl）、逻辑控制（LogicControl）及工艺过程控制（ProcessControl）。它们拥有相同的数据基础和基础设施并可以对其进行智能化使用和分享，使系统具有最高性能、可升级性和灵活性。所述的控制系统与取坯滑台1、机器人手臂A10、伺服电缸A12、热模粗锻机3、机器人手臂B21、伺服电缸B26、热模精锻机5、切边机器人6、切边压力机7、校正机器人8、校正压力机9和感应电眼。

所述的切边机器人6为传统的搬运机器人，切边机器人6能够将热模精锻机5内的半成品发动机连杆转移到切边压力机7内，切边压力机7将半成品连杆上的飞边切除掉。

所述的校正机器人8为传统的搬运机器人，搬运机器人8能够将切边压力机7内的半成品发动机连杆转移到校正压力机9内，校正压力机9去除该半成品连杆上的毛刺，从而在校正压力机9上获得成品发动机连杆。

所述的矩形板18的底部还设置有垂直于连接杆A13的固定板35，固定板35上设置有两个导向柱36，所述的伺服电缸A12设置在固定板35上，所述的辊砸后夹钳14上设置有两个导向孔37，两个导向孔37分别套在两个导向柱36上。

所述的定位板29经螺钉固定安装在L板28上。连接架27经螺钉固定安装在安装架25上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种发动机连杆热模锻系统，其特征在于：它由设置在机房内且从右到左依次设置的取坯滑台（1）、粗锻机器人（2）、热模粗锻机（3）、精锻机器人（4）、热模精锻机（5）、切边机器人（6）、切边压力机（7）、校正机器人（8）和校正压力机（9）组成，机房的房体内设置有高分贝隔音防噪装置和烟尘净化器；

所述的粗锻机器人（2）由具有六自由度的机器人手臂A（10）和夹持机构（11）组成，夹持机构（11）由伺服电缸A（12）、连接杆A（13）、辊砸后夹钳（14）、辊砸大夹钳（15）和前连接板（16）组成，连接杆A（13）的一端设置有法兰盘I（17），法兰盘I（17）与机器人手臂A（10）的输出端法兰连接，连接杆A（13）的另一端设置有矩形板（18），矩形板（18）的底表面上且位于矩形板（18）的两端分别设置有伺服电缸A（12）和前连接板（16），伺服电缸A（12）的输出端设置有辊砸后夹钳（14），辊砸后夹钳（14）的侧面上设置有V形槽I（19），前连接板（16）的侧面上设置有辊砸大夹钳（15），辊砸大夹钳（15）的侧面上设置有与V形槽I（19）相对立的V形槽II（20）；

所述精锻机器人（4）由具有六自由度的机器人手臂B（21）和执行机构（22），执行机构（22）由连接杆B（23）、左夹紧机构、右夹紧机构、法兰盘II（24）和安装架（25）组成，法兰盘II（24）和安装架（25）分别设置在连接杆B（23）的两端，法兰盘II（24）与机器人手臂B（21）的输出端连接，左夹紧机构和右夹紧机构的结构相同且对称设置在安装架（25）的两侧，左夹紧机构由伺服电缸B（26）、连接架（27）、L板（28）、定位板（29）、压紧块（30）、抬板（31）、连杆I（32）、连杆II（33）和连杆III（34）组成，连接架（27）设置在安装架（25）的侧壁上，伺服电缸B（26）固定安装在连接架（27）的顶部，L板（28）的短板设置在连接架（27）上，定位板（29）呈T形状且定位板（29）设置在L板（28）的长板上，定位板（29）设置在压紧块（30）与连接架（27）之间，连杆I（32）和连杆II（33）的长度相等且均大于连杆III（34），连杆I（32）平行于连杆II（33）设置，连杆I（32）设置在连杆II（33）的上方，连杆I（32）和连杆II（33）的一端均铰接在定位板（29）的垂直板上，连杆I（32）和连杆II（33）的另一端均铰接在压紧块（30）上，连杆III（34）的一端铰接在伺服电缸B（26）的输出端，连杆III（34）的另一端铰接在连杆I（32）上，抬板（31）设置在L板（28）上且与压紧块（30）相对立设置；

所述的热模精锻机（5）设置有位于模具上方的脱模剂喷淋装置和感应电眼，感应电眼与脱模剂喷淋装置连接，它还包括控制系统，所述的控制系统与取坯滑台（1）、机器人手臂A（10）、伺服电缸A（12）、热模粗锻机（3）、机器人手臂B（21）、伺服电缸B（26）、热模精锻机（5）、切边机器人（6）、切边压力机（7）、校正机器人（8）、校正压力机（9）和感应电眼。

2.根据权利要求1所述的一种发动机连杆热模锻系统，其特征在于：所述的机器人手臂A（10）和机器人手臂B（21）的结构相同。

3.根据权利要求1所述的一种发动机连杆热模锻系统，其特征在于：所述的矩形板（18）的底部还设置有垂直于连接杆A（13）的固定板（35），固定板（35）上设置有两个导向柱（36），所述的伺服电缸A（12）设置在固定板（35）上。

4.根据权利要求1所述的一种发动机连杆热模锻系统，其特征在于：所述的辊砸后夹钳（14）上设置有两个导向孔（37），两个导向孔（37）分别套在两个导向柱（36）上。

5.根据权利要求1或3所述的一种发动机连杆热模锻系统，其特征在于：所述的伺服电缸A（12）平行于连接杆A（13）设置。

6.根据权利要求1所述的一种发动机连杆热模锻系统，其特征在于：所述的定位板（29）经螺钉固定安装在L板（28）上。

7.根据权利要求1所述的一种发动机连杆热模锻系统，其特征在于：所述的连接架（27）经螺钉固定安装在安装架（25）上。

8.根据权利要求1所述的一种发动机连杆热模锻系统，其特征在于：所述的伺服电缸B（26）平行于连接杆B（23）设置。