锻造自动化生产线工艺问题与对策研究

摘 要： 随着科技的不断进步，自动化技术在生产企业的应用有效节约了人力劳动成本，提高了生产效率和质量。文章以某精密锻造有限公司锻造自动化生产线项目为例，对项目中存在的加工效率低与黏膜问题进行了分析，并提出了相应的优化改进对策，以期为相关行业工作者提供些许参考。

关键词： 锻造工艺;自动化生产线;问题;优化对策

一、 引言

鍛造自动化生产通过机械设备代替人工，有效解决了锻造企业招工难的问题，为锻造企业的快速发展提供了有力支持。但是因为不同锻造企业的产品、工艺以及自动化装备等都存在较大差异，所以在实际锻造自动化生产线实施过程中，仍然会存在效率低、产品黏膜等问题。只有针对具体问题深入分析，采取有效措施加以改善，才能突破现有行业发展瓶颈。

二、项目概况

某精密锻造有限公司锻造自动化生产线项目，共包含两条自动化锻造产线，其加工环节相对复杂，包括中频炉加热、自动墩粗、自动清洗机、自动定位、机器人搬运、自动润滑冷却、自动订料等多个生产环节。项目均采用自动化控制技术进行加工和处理，配套机器人一共有8个，项目总投资大概在三百万左右。

（一）锻造自动化生产线加工效率较低

在项目中我们首先遇到的一个问题是效率问题，在该问题上经过多次调试试验，无论是测试阶段还是实际运行阶段，自动化加工产线的节拍始终无法达到预期设定值，甚至部分机器作业速度低于人工作业速度，导致自动化生产线的优势无法得到充分发挥。

为了进一步明确造成该类问题的原因，工艺人员和技术人员进行了会议研究，经过讨论后，确定该自动化锻造生产线的加工工艺上基本没有问题，只有采取当前工艺才能满足产品质量要求。因此要想提升工艺效率，只能从两方面入手，一方面是改进设备机器，另一方面是优化作业流程，而该项目中所采用的机械设备结构可调整性不强，基本上也没有很大的优化空间。最后经过电气工程师和编程技术人员讨论，发现该项目每条锻造自动化生产线的四个机器人中第一个机器人的操作速度存在过快现象，这就导致后面的机器人操作频率无法与其匹配，中间存在较大的工艺偏差，所以整体的锻造效率无法得到可靠保障。该项目中第一个机器人的工作内容主要是执行墩粗工艺操作，具体的流程如下：机器人抓到产品后，将其放到冲床里面，然后松开回到原位，车床内的产品经过一次锻造之后，机器人再进去将锻造好的产品夹出来放到下一个工位继续加工。这个流程并不存在问题，但是如果与人工操作模式进行对比即可发现，人为在切换工段的时候，会提前进行主观预判，从而实现两道工序之间的无缝对接，而机器人操作是通过程序指令执行操作，每一个步骤都是按部就班的，所以中间就会累积一些工段衔接的时间差。

机器人由程序控制逐步操作的属性是无法改变的，所以要进行优化，可以考虑是否能够对部分流程进行简化，省略不必要的步骤，从而提高机器人操作效率。比如在原有机器人操作流程当中，机器人要重复从冲床中抓取锻打产品，两个动作来回必然会造成时间浪费，而如果在机器人第一次将产品送入冲床时，抓手直接在原地等待，等到锻造完成后直接抓取出来，这样就会省去中间往返的时间。机器人的存在实际上与锻造冲床工位并无冲突，所以这种优化思路理论上具有可行性。该项目经过机械工程师和编程人员的反复现场测绘模拟，也充分证实了这种优化方法是可以实现的，最后经过对机器人操作动作的改变以及对模具配套工艺的微调，锻造生产线节拍加快了三分之一，效果十分显著。

（二）锻造自动化生产线粘膜问题突出

除了锻造效率低下问题以外，产品粘模具问题在该项目当中体现的也比较明显，出现该类问题会导致生产线停滞，影响生产进度。造成该类问题发生的原因主要是锻造工艺需要在高温环境下进行，产品融化后容易与模具产生黏连。针对该类问题，主要有四种应对思路：一是通过人工对黏膜部分清理;二是给模具涂抹脱模剂，增加模具的润滑度，从而降低其黏着产品物料的概率;三是在模具的上端部分安装液压机设备，通过液压作用实时将锻打产品从模具上顶下来，这样可以有效避免黏膜问题的发生;四是通过改变模具设计来提高模具防黏性能，从而避免黏膜问题的发生。

人工敲打清理黏膜物质的方法需要耗费一定的人力和成本，给模具涂抹脱模剂的优化手段操作起来则更为方便，但是在该项目的锻造自动化生产线当中，该方法也存在一定的弊端。在以往人工操作模式下，人们涂抹脱模剂并非是一项机械化的工作，可以通过人们观感、手感等，来对脱模剂的使用情况进行合理控制，比如用量多少等。而自动化生产模式下，脱模剂的使用直接由机器人完成，机器人只是专注执行一种程序指令，至于这个指令正确与否，执行的是否完善，机器人并不会做出主观判断，但是根据车间实际生产情况的变化，脱模剂的喷涂量并不会一直固定不变。对此，我们借鉴上文提到的使用液压机把黏膜产品顶出来的思路，关键点在于如何精确控制自动化液压机作业时间点，让它能够在产品锻打的一瞬间就把产品顶出来。要实现该目标，需要综合考量压机行程、下来的时间、打击的压力、回弹的速度等一系列因素，且要保证这些因素变化状态下可控，难度较高。基于此，该项目设计过程中转变了固有思路，考虑到电气控制效果无法得到实现，可以使用机械直接控制来实现。与电气控制相比，机械控制的时间节点都是明确的，可以有效保证作业节点的紧密性。对此，我们进行了优化设计：将自动化液压机设备原有的控制机构拆除，而后重新装上了机械控制机构，通过硬弹簧机构来实现每次打击回来的瞬间将产品顶出来，这样产品与模具接触的时间就会大大缩短，黏膜问题会得到有效改善。

三、 结语

综上，项目通过更改模具和动作，整个生产节拍缩短了三分之一;通过拆除液压控制机构，换上机械机构，在硬弹簧机构的作用下实现每次打击回来的瞬间将产品顶出来，解决了黏膜问题。项目锻造自动化产线的顺利实施，不仅为该项目企业解决了长期以来滞留的问题，而且也为整个锻压行业的生产线改造起到了良好的示范作用。与此同时，该项目实施过程中也积累了相当丰富锻造自动化产线优化改进经验，这对于帮助其他同类产品企业进行生产线升级改造具有重要意义。

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作者简介：  曹石松，南京力泰智能科技有限公司。