CN215356009U

CN215356009U - 一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置

Info

Publication number: CN215356009U
Application number: CN202120992187.3U
Authority: CN
Inventors: 刘庆生; 姚宏亮; 刘波; 曾琦; 赵一冰; 张楠; 胡福荣
Original assignee: Beijing Research Institute of Mechanical and Electrical Technology
Current assignee: China National Machinery Institute Group Beijing Electromechanical Research Institute Co ltd
Priority date: 2021-05-10
Filing date: 2021-05-10
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2031-05-10

Abstract

本实用新型公开一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，即主要包括8台锻造设备、9台机器人及4台中转料台；通过机器人借助中转料台把热棒料根据不同工位在锻造设备之间全自动转送；R2机器人与辊锻手实现空中对接；万吨热模锻压力机锻造工位采用横向布置；热模锻压力机的模架采用主模架和备换模架复合模架结构，主模架更换从前窗口更换，备换模架从热模锻压力机侧窗口拉出，从而实现快速更换；热模锻压力机的另一侧布置喷雾机器人实现自动喷雾；本实用新型既可生产前轴也可生产曲轴，是一种前轴和曲轴复合型生产线；全线采用精确定位并可进行来料检测的中转料台，采用总线控制方式实现全线自动化生产，生产效率高，故障率低等优点。

Description

一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置

技术领域

本实用新型涉及一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，尤其应一种锻造领域中全程不需要人员参与，完全由机器人借助中转料台把热棒料根据不同工位在锻造设备之间全自动转移和输送的全自动化生产线布置。

背景技术

随着产业转移的深入和我国高端装备制造业的发展，国内部分锻造企业通过吸收引进技术，加强研发合作和技术积累，在锻造技术工艺、锻造装备水平和锻造能力上取得了长足进步。汽车前轴、曲轴锻造生产的主压力机目前主要有摩擦压力机、电动螺旋压力机、热模锻压力机等，其中摩擦压力机结构简单、价格低廉，但控制精度低、故障率高、自动化程度低，已经成为淘汰产品；电动螺旋压力机结构简单，可控性高，但抗偏载能力差、效率低，应用范围受限，为解决上述两种设备所产生的缺陷，热模锻压力机被广泛应用，它具有机架刚度高、抗偏载能力强、属于静压力锻造、同时由于滑块运动速度快，锻造产品质量好且生产效率高等优点在前轴曲轴复合型生产线被普遍使用，但是这种前轴和曲轴生产线基本延续了上世纪80年代的德国技术，这种技术具有以下5种缺陷：1)采用热模锻手和传送带进行锻件搬运和输送，其中锻件在压力机上的上料、下料和工位间移料采用热模锻手实现，压力机之间的锻件传输由传送带实现。但热模锻手是坐标式结构，自由度低，操作不灵活，故障率高；而传送带定位精度低，锻件输送时间长。因此，采用热模锻手和传送带的这种锻件搬运和输送方式，具有故障率高且生产效率低的缺点。2)设备间的信号传递采用点对点的模式，依赖人工判断是否进入下一个自动操作，自动化程度低，生产效率低。3)更换模具时，需要将整个模架拉出来，换上新模具后再将模架推进压力机，然后再加热模具到锻造所需温度后，才能继续进行锻造生产，模具更换时间需要6-8小时，降低了生产线转产和修模的效率。4)前轴和曲轴由于形状差异大，需要分别配备模架，模架的制造成本高。5)模具冷却润滑采用人工喷涂方式，工作环境恶劣，产品质量不稳定。这种技术生产过程中需要人工参与、自动化程度低、生产效率低下、故障率高、产品质量难以提升，已经无法适应现在的市场需求。

而本实用新型解决了上述5种热模锻压力机的缺陷并具有以下8种技术优点：1)采用锻造专用机器人代替原自动化程度低的热模锻手，取消定位精度低且输送时间长的传送带，全线采用可精确定位并可进行来料检测的中转料台，采用总线控制方式实现全线自动化生产，自动化程度高，生产效率高，故障率低。2)万吨级热模锻压力机(10)采用通用型主模架和备换模架复合模架结构，一套模架即可适应前轴和曲轴的不同产品需求，降低了模架使用成本，提升了生产线的柔性化。3)R3操作机器人(8)配有小车，当更换主模架时，万吨级热模锻压力机(10)的换模台(9)上带有导轨，更换主模架时，可将R3操作机器人(8)沿导轨推出换模台，便于主模架更换。 4)每台压力机都配备快换装置，模具采用液压夹紧方式，可以实现模具快速夹紧和松开，配合快换装置实现模具快速更换，模具更换时间缩短到半小时以内。5)采用喷雾润滑机器人，喷雾方式灵活，喷涂量可控，可保证模具的冷却润滑效果，提高模具寿命，保证自动化生产的连续性。6)采用除鳞装置去除坯料表面的氧化皮，提升锻造后产品质量。7)辊锻完的棒料直接通过辊锻机操作手(5)和R2机器人(6)实现空中对接取料，省去了锻件中转环节，减少了中间环节的故障率，缩短了生产节拍。8)改变了热模锻压力机的锻造方向，将原纵向(沿压力机前后方向)的锻造方向改成横向(沿压力机左右方向)锻造，便于实现侧窗口模具快换，机器人夹持锻件变为横向有利于保护机器人和夹持器，同时也便于模具冷却润滑。

实用新型内容

本实用新型涉及一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，即该布置由8台锻造设备、9台机器人、4台中转料台及辅助装置组成；通过机器人借助中转料台把热棒料根据不同工位在锻造设备之间全自动转移与输送；机器人与辊锻手直接对接热棒料；热模锻压力机的锻造工位采用横向布置，其前窗口放置换模台，侧窗口放置与备换模架匹配的快换装置；另一侧窗口布置喷雾润滑机器人实现全自动全方位喷雾润滑及清理功能；热模锻压力机的模架结构采用主模架和备换模架复合模架结构，备换模架的结构决定本生产线既可生产前轴也可生产曲轴，属于复合型全自动化热模锻生产线布置。

热模锻压力机的锻造工位采用横向布置以实现从侧窗口通过快换装置实现模具快换，另一侧窗口布置喷雾机器人实现全自动全方位喷雾润滑及清理；前窗口布置换模台以便更换主模架和为R3机器人提供工作台；热模锻压力机采用通用型主模架和备换模架复合结构，主模架通用，备换模架结构即适用前轴也适用曲轴锻造；R3操作机器人下设计带有四个滚轮的底座，热模锻压力机的换模台上设计导轨，R3操作机器人正常工作位置距更换主模架时的静止位置L9＝3000mm，且R3机器人静止时是在正常工作位置逆时针旋转90°时的方向；每台压力机都配备快换装置以实现模具快速更换，且每台压力机模具加紧都安装液压夹紧结构，使换模时间缩短到半小时以内；在辊锻前安装除鳞装置去除热棒料表面的氧化皮；辊锻完的棒料通过辊锻机操作手后退L19＝4200mm，R2机器人位置L7＝4800mm、H4＝2700mm，保证R2机器人钳口对准辊锻机操作手夹持的热棒料的中间；全线采用4台精准定位且具有来料检测功能的中转料台；锻造设备之间位置关系L1＝5500mm、L2＝1300mm、 L3＝7000mm、L4＝7000mm、L5＝6000mm，H1＝2500mm、H4＝2700mm、H5＝4200mm、 H9＝2000mm；机器人之间位置关系L6＝3000mm、L10＝3850mm、H6＝600mm、 L11＝1700mm、H8＝3800mm；L14＝1500mm、H11＝3000mm，L16＝800mm、H14＝3000mm， L18＝500mm、H16＝3000mm。

附图说明

图1是前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置平面布置总图；

图2是热模锻压力机换模台和机器人底座总装图；

图3是热模锻压力机换模台图；

图4是R3机器人底座图；

图5是中转料台来料检测装置图

图6是每台压力机模具液压加紧结构图

具体实施方式

本实施例中图1是前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置平面布置总图，全线包括8台锻造设备即中频炉(1)、除鳞装置(2)、辊锻机(4)、辊锻机操作手(5)、万吨热模锻压力机(10)、切边压力机(15)、扭拐压力机(21)、校正压力机(24)；9台机器人即R1机器人(3)、R2操作机器人 (6)、R3操作机器人(8)、R4喷雾润滑机器人(12)、R5操作机器人(13)、R6取飞边机器人(17)、R6取飞边机器人(17)、R7操作机器人(18)、R8 操作机器人(22)、R9操作机器人(26)；4台中转料台即1#中转料台(7)、 2#中转料台(14)、3#中转料台(19)和4#中转料台(23)；辅助装置，辅助装置包括退出导轨(28)、换模台(9)和快换装置及总线控制系统等。

生产线工艺流程：棒料经中频炉(1)加热后，由R1机器人(3)夹持送入除鳞装置(2)；棒料经过除鳞装置(2)清除氧化皮后，经除鳞装置(2) 的辊道将棒料输送到辊锻机操作手(5)的接料位；辊锻机操作手夹持棒料后，在辊锻机(4)上进行辊锻完毕后，辊锻机操作手(5)退到出料位；

R2操作机器人(6)与辊锻机操作手(5)进行机手空中对接取料，R2操作机器人直接从辊锻机操作手夹取棒料中间部位后，放至1#中转料台(7)；

R3操作机器人(8)从1#中转料台(7)取料，然后从压力机的前窗口放入万吨热模锻压力机(10)的模腔进行2-3道次锻造成形，锻造完成后，由 R5操作机器人(13)从压力机后窗口将锻件取出并放至2#中转料台(14)，在R5机器人取出锻件的同时，R4喷雾润滑机器人(12)从压力机侧窗口进入对模具进行清理及喷雾冷却润滑。在万吨级热模锻压力机上进行2-3道次锻造成形时，R3操作机器人和R5操作机器人(13)还具有工位间移料的功能；R7操作机器人(18)从2#中转料台(14)夹取锻件放至切边压力机(15) 进行切边，切边后，R7操作机器人(18)从切边压力机取出切边后的锻件放至3#中转料台(19)，然后R6取飞边机器人(17)从压力机后窗口进入压机取出飞边；当锻件是曲轴需要扭拐时，R8操作机器人(22)从3#中转料台 (19)夹取锻件放至扭拐压力机(21)，扭拐完成，R8操作机器人再从扭拐压力机取出锻件放至4#中转料台(23)；锻件是前轴不需要扭拐时，R8操作机器人(22)从3#中转料台(19)夹取锻件直接放至4#中转料台(23)；R9 操作机器人(26)从4#中转料台(23)夹取锻件放至校正压力机(24)；校正完毕，R9操作机器人(26)从压力机取出锻件挂到控冷悬挂链或放至出料传送带上。

图1前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置平面布置总图中除鳞装置(2)与辊锻操作手在同一直线上，与热模锻压力机(10)相距为H5＝4200mm，除鳞装置与中频炉中心线相距H1＝2500mm，中频炉两个出料口相距为 H2＝2400mm；R1机器人(3)在中频炉中心线上，与辊锻机(4)相距L6＝3000mm； R2机器人(6)距辊锻机(4)为L7＝4800mm，与辊锻机操作手(5)初始工位中心线相距H4＝2700mm；1#中转料台(7)与R2机器人(6)相距H3＝400mm，L8＝2800mm；R3机器人(8)正常工作位置距万吨级热模锻压力机(10) H6＝300mm，L10＝3850mm，R3机器人在换模台(9)上工作，当更换主模架时， R3机器人向后退L9＝3000mm，并转90°静止如图中L9＝3000mm处的虚线位置为静止位置。R4机器人(12)距万吨级热模锻压力机L11＝1700mm，H8＝3800mm； R5机器人(13)距万吨级热模锻压力机位置L12＝3200mm，H7＝300mm；2#中转料台(14)距R5机器人L13＝2600mm，H10＝800mm。切边压力机(15)、扭拐压力机(21)和校正压力机(24)布置在同一直线上，距热模锻压力机(10) 的距离H9＝2000mm；切边压力机(15)配置切边机快换装置(16)，扭拐压力机(21)配置扭拐机快换装置(20)，校正压力机(24)配置校正机快换装置(25)，快换装置与摸具快速液压装卡系统配合实现模具快速更换。R6机器人(17)的位置L20＝2300mm，H12＝1600mm，它从切边压力机取出飞边并把飞边放置到飞边框；R7机器人(18)的位置L14＝1500mm，H11＝3000mm，一种在切边压力机和2#、3#中转料台之间对锻件转移和输送；3#、4#中转料台布置在同一直线上，距R7机器人H13＝H15＝800mm，3#中转料台(19)距R7 机器人L15＝2500mm；R8机器人(22)距扭拐压力机(21)L16＝800mm， H14＝3000mm；4#中转料台(23)距R8机器人L17＝2500mm，R8机器人从3# 中转料台取锻件，如果生产曲轴，R8机器人取出锻件放到扭拐机上进行扭转，然后再从扭拐机上取出放到4#中转料台上，如果生产前轴R8机器人直接从 3#中转料台取走锻件放到4#中转料台；R9机器人(26)距校正压力机(24) H16＝3000mm，L18＝500mm。切边压力机(15)距万吨级热模锻压力机(10) L3＝7000mm，扭拐压力机(21)距切边压力机L4＝7000mm，校正压力机距扭拐压力机L5＝6000mm。辊锻机(4)距热模锻压力机(10)L2＝13000mm，中频加热炉出料口距辊锻机(4)L1＝5500mm，辊锻机操作手(5)后退L19＝4200mm，在此位置与R2机器人空中对接热棒料。

图2是热模锻压力机换模台和机器人底座总装图，图中标号28是退出双导轨，是R3机器人在热模锻压力机更换主模架时退出换模台(9)L9＝3000mm 的位置时所用的导轨，换模台(9)具有升降功能，在R3机器人工作时低于热模锻压力机的工作台面，只有在更换主模架时换模台(9)升高到与热模锻压力机的台面相同高度；标号29是退出导轨(28)与换模台(9)上的双轨连接器，标号31是R3机器人与换模台连接的带滚轮的底座，在R3机器人工作时，底座(31)通过固定器30和固定器32把底座(31)固定在换模台(9)上，保持工作过程中R3机器人固定不动，标号33是换模台(9)与热模锻压力机(10)连接器，R3机器人中心距换模台(9)L＝1925mm。

图3是热模锻压力机换模台图，标号30′是与固定器(30)对应的螺纹孔，标号32′是与固定器(32)对应的螺纹孔，R3机器人通过固定器固定在换模台(9)上，使R3机器人工作时保持稳定。

图4是R3机器人底座图，标号27是R3机器人(8)的固定凸台共有四个，成90°布置在减重圆孔四周，如图中位置所示，R3机器人通过螺栓固定在固定凸台(27)上；R3机器人底座(31)下面四角安装四个滚轮，滚轮在换模台(9)的两个轨道上沿轨道方向前进和后退。

图5是中转料台来料检测装置图，标号34是检测杆，标号35是螺旋弹簧，标号36是行程开关，标号37是锻件。在来料前检测杆在弹簧的作用下升到超过锻件的放置的高度，当料台上放置锻件后，检测杆受压下行，使行程开关(36)旋转角度，并发送信息给总控系统取走锻件后，检测杆在弹簧的作用下复位；检测杆的顶部装有螺栓，可根据不同锻件尺寸进行高度调节。

图6是每台压力机模具液压加紧结构图，标号38是上主模架，标号 39是上夹紧缸，标号40是上备换模架，标号41是上模具，标号42是下模具，标号43是下备换模架，标号44是下夹紧缸，标号45是下主模架；上、下模具分别通过机械连接安装在上、下备换模架，其中上备换模架通过上夹紧缸安装到上主模架，上备换模架通过下夹紧缸安装到下主模架，换模时，夹紧缸缸杆松开，T型头旋转90°，即可备换模架和模具一同拉出压力机，进行模具快换；且每台压力机模具都采用液压夹紧方式实现模具快速夹紧和松开，并和备换模架一块拉来出来更换模具。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡以本实用新型权利要求所做的改变，都应属于本实用新型的涵盖范围。

Claims

1.一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，即该布置由8台锻造设备、9台机器人、4台中转料台及辅助装置组成，其特征在于，通过机器人借助中转料台把热棒料根据不同工位在锻造设备之间全自动转移与输送；机器人与辊锻手直接对接热棒料；热模锻压力机的锻造工位采用横向布置，其前窗口放置换模台，侧窗口放置与备换模架匹配的快换装置；另一侧窗口布置喷雾润滑机器人实现全自动全方位喷雾润滑及清理功能；热模锻压力机的模架结构采用主模架和备换模架复合模架结构，备换模架的结构决定本生产线既可生产前轴也可生产曲轴，属于复合型全自动化热模锻生产线布置。

2.如权利要求1所述的一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，其特征在于，热模锻压力机的锻造工位采用横向布置以实现从侧窗口通过快换装置实现模具快换，另一侧窗口布置喷雾机器人实现全自动全方位喷雾润滑及清理；前窗口布置换模台以便更换主模架和为R3机器人提供工作台。

3.如权利要求1所述的一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，其特征在于，热模锻压力机采用通用型主模架和备换模架复合结构，主模架通用，备换模架结构即适用前轴也适用曲轴锻造。

4.如权利要求1所述的一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，其特征在于，R3操作机器人下设计带有四个滚轮的底座，热模锻压力机的换模台上设计导轨，R3操作机器人正常工作位置距更换主模架时的静止位置L9＝3000mm，且R3机器人静止时是在正常工作位置逆时针旋转90°时的方向。

5.如权利要求1所述的一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，其特征在于，每台压力机都配备快换装置以实现模具快速更换，且每台压力机模具加紧都安装液压夹紧结构，使换模时间缩短到半小时以内。

6.如权利要求1所述的一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，其特征在于，在辊锻前安装除鳞装置去除热棒料表面的氧化皮。

7.如权利要求1所述的一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，其特征在于，辊锻完的棒料通过辊锻机操作手后退L19＝4200mm，R2机器人位置L7＝4800mm、H4＝2700mm，保证R2机器人钳口对准辊锻机操作手夹持的热棒料的中间。

8.如权利要求1所述的一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，其特征在于，全线采用4台精准定位且具有来料检测功能的中转料台。

9.如权利要求1所述的一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，其特征在于，锻造设备之间位置关系L1＝5500mm、L2＝1300mm、L3＝7000mm、L4＝7000mm、L5＝6000mm，H1＝2500mm、H4＝2700mm、H5＝4200mm、H9＝2000mm。

10.如权利要求1所述的一种前轴曲轴复合型全自动化热模锻生产线布置，其特征在于，机器人之间位置关系L6＝3000mm、L10＝3850mm、H6＝600mm、L11＝1700mm、H8＝3800mm；L14＝1500mm、H11＝3000mm，L16＝800mm、H14＝3000mm，L18＝500mm、H16＝3000mm。