商用车连杆自动化传递工艺研究

文/林亚东，吴宝健，陈登鹤，顾军，于世方·一汽锻造（吉林）有限公司

最近几年，中国商用车产销增速明显加快，对于商用车连杆类锻件的需求也与日俱增，市场前景一片大好，同时对连杆的质量和产量要求也日益提升。

我司之前商用车连杆生产线只有一条3150t人工生产线，工步间的传递靠人来实现，效率非常低，而当时量产的81D连杆年产量就超过30万件，已经接近我公司的产能上限。根据商务预测，随着M50、81D等新品种连杆的陆续开发及量产，2018年一汽锻造商用车连杆的潜在订单量将会突破100万件。如果不能尽快掌握商用车连杆自动化生产技术，使新规划的自动线尽快提升产能，那么将失去大量潜在的市场份额，在未来市场竞争中处于极其不利的境地。

实现自动化最关键的环节是工步间的自动化传递，在过去，工步间的传递都是靠人工手持夹钳来完成的，其他类锻件产品在自动化生产过程中，虽然有的采用了机器人或者自动化夹钳，但是在传递过程中，锻件传递不稳定，废品率高、效率低。而本实用新型传递结构，采用“步进梁+钳指”结构传递锻件，步进梁用来提供传递的动力，快捷简单，且能够多工位传递，大大提高了传递效率；双层钳指结构和仿形设计，提高了传递的稳定性，减少了因传递造成的废品损失。

连杆自动线传递工艺研究

连杆自动线成形工艺研究

与手动生产线采用五工步成形工艺相比，自动线连杆锻造工艺有辊锻-压扁-预锻-终锻-冲孔-切边-矫正七个工步(图1)，切、冲、矫联合工艺代替原有的切冲矫复合模工艺，降低调整难度，保证锻件一致性良好。

图1 连杆工步示意图

自动化传递工作原理

在整个4000t自动线调整过程中，每个工序之间如何稳定传递是重中之重，其中包括了输送带的结构、机器人的程序、步进梁和钳指的运动方式等，每个环节必须保证零失误，才能满足生产需要，保质保量的完成任务。

步进梁相对于人工传递有很多的优势：⑴传递节拍一致，减少人为传递偏差，生产节拍更为稳定；⑵坯料定位准确，消除人为偏差导致的定位偏倚；⑶消除了人为操作带来的安全隐患，降低了工人劳动强度；⑷降低了锻件在传递过程中产生的磕碰伤缺陷。

4000t自动线步进梁采用10轴联动，如图2所示，该结构包括了驱动单元、中间栏、步进梁。四个驱动单元提供了步进梁升降、前后、左右三个方向的动力，通过中间栏动力传递给步进梁，从而实现锻件的传递。

图2 步进系统

图3所示为步进梁和钳指的示意图，连杆在各轴同步作用下，实现压扁、预锻、终锻、冲孔、切边工序工作，连杆步进梁动作如下：

⑴步进梁由张开状态变成夹紧状态，钳指将工位上的件托住。

⑵步进梁抬起，钳指将件抬起来。

⑶步进梁向下一个工位横移，钳指将件传递到下一工位。

⑷步进梁下落，钳指将件放到模具上。

⑸步进梁变成张开状态，钳指离开工位，件下落到型腔里。

⑹步进梁恢复到初始位置，之后就是往复循环。

钳指标准化设计

图3 步进梁和钳指示意图

在自动化传递过程中，如果钳指设计不合理将会与飞边相干涉，就会造成工艺停台，产生工艺废品，严重影响生产效率。为此，钳指设计标准化势在必行。

⑴对设备参数进行校对，将实际应用参数与理论数据进行对比，最终将参数稳定下来，方便下一步的设计。

⑵考虑步进梁张开状态时，钳指与模具端面是否存在干涉，如图4所示，红色为模具轮廓。

⑶确定夹钳夹紧时，钳指到达模具型腔的位置，如图5所示，红色线条为型腔边缘，同时D1＞D2＞D3，保证辊坯不与零工位钳指干涉。

⑷零工位钳指设计标准，如图6所示，步进梁抬起25mm，辊坯中心距离模具表面622.5mm，零工位钳指高度方向的尺寸就能够被确定下来。

⑸一工位钳指设计标准，如图7所示，锻件顶出行程按16mm设计，下层钳指距离锻件分型面4mm，起到托飞边的作用，上层钳指不与锻件上表面干涉，距离为1.5mm左右，起到限制锻件摆偏的作用。

图4 步进梁张开状态

图5 步进梁夹紧状态

图6 零工位钳指设计标准

⑹二、三工位钳指设计标准，如图8所示，锻件顶出行程按16mm设计，下层钳指距离锻件分型面4mm，上层大头钳指距离分型面4mm，起到限制锻件左右摆偏的作用，上层小头钳指距离锻件小头上表面2mm，也是起到限位作用。同时，钳指立面与锻件距离要大于飞边的长度L1、L2。

⑺四工位钳指设计标准，如图9所示，四工位无顶出，所以将冲孔凹模桥部去掉3mm，如图10所示，目的是躲避钳指。下层钳指距离下模2mm，距离锻件分模面2mm，上层钳指距离分模面4mm。

图7 一工位钳指设计标准

图8 二、三工位钳指设计标准

图9 四工位钳指设计标准

⑻五工位钳指设计标准，如图11所示，五工位钳指只托飞边，钳指要低于切边凹模上表面1mm，钳指立面与刃口距离要小于飞边长度，以便能够将飞边夹起来。

钳指标准化设计降低了现场调整钳指的时间，大大提升了生产效率，同时，钳指设计的稳定性也减少了废品数量。整个钳指设计创新点有以下两个方面。

图10 冲孔凹模

图11 五工位钳指设计标准

⑴钳指仿形设计。

连杆外形结构不规整，采用普通钳指设计方式并不能满足使用要求，经过试验验证，采用了如图12所示的仿形结构设计。

图12 仿形结构设计

图13 新旧结构示意图

改善效果：仿形钳指的推广大大降低了钳指与锻件的干涉，避免了因钳指造成的锻件划伤问题，同时还有一定的限位作用。

⑵双层钳指设计。

钳指传递的稳定性是首先要考虑的，自动线钳指通用设计结构都是单层钳指，但是在使用过程中发现锻件会脱离钳指，为此，经过讨论研究，设计出了双层钳指结构，如图13所示。

改善效果：双层钳指结构相当于给锻件上了双保险，因为上层钳指也采用仿形设计，锻件在水平方向上被限位，在竖直方向上也被钳指定位，这样锻件就能够平稳的传递到下一个工位。

结论

商用车连杆采用自动化传递，大幅度降低了劳动强度，同时避免了在人工传递过程中出现的不稳定因素，保证了锻件在传递过程中的稳定性，此结构同时能传递三个工位的锻件，大大提高了生产效率，班产由600件提升到了1500件，废品率由6%降到4%，锻件的质量、一致性等均达到了国内先进水平，本实用新型结构已经在生产中推广应用，效果良好。