接頭是轉向拉桿總成中一個重要的保安件，起著傳遞力達到轉向的作用，是一種模鍛件。鍛造行業工作環境臟、亂、差，勞動強度高，愿意從事該行業的人不多，隨著生活水平的提高，愿意從事鍛造行業的人則更加稀缺。即便是提高工資水平，也沒有多少人愿意干，以我司為例，現場工人40 歲以下的僅有5 個人，還在37 ～40 歲之間，現在80%的年齡段在40 ～55 歲之間，明顯的年輕勞動力短缺，后繼無人，故推行鍛造的自動化勢在必行。

現狀及工藝描述

我司生產的小鍛件產品達到200 多種，每年600萬件左右，每天發交近50 個品種，而按照零庫存的要求又不能過量生產，所以給排產帶來很多困難，每個班頻繁換模，有時一個班要換3 次模具，導致效率低下，而工人按照計件方式掙工資，影響工人的工作積極性，故給各個方面管理都帶來諸多的不利因素。

以我司的BJ1046 接頭產品為例(產品照片見圖1)，下料重0.8kg，鍛件重0.68kg，現有接頭產品的鍛造工藝為：1 人手工放料、中頻加熱、1 人空氣錘拔長、3 人終鍛成形、1 人切邊、成品輸送入筐，全線共6 人，生產節拍5 秒/件。生產效率較高，但人員太多，招工困難，工人成本較高。鑒于此狀況，我們結合自動化的要求進行了認真分析，選擇了批量較大每年在280 萬件左右且較穩定的BJ1022、BJ1046 兩種接頭來配置全自動鍛造生產線(生產線見圖2)。我們于2020 年11 月份討論方案，簽訂合同實施，2021 年5 月份開始投產使用。

圖1 BJ1046 接頭產品照片

圖2 生產線

配置要求

⑴滿足BJ1022、BJ1046 兩種接頭的批量生產；

⑵單件節拍7 秒以內，按照300 天生產計算，年產在280 萬件左右；

⑶實現從上料、中頻加熱、制坯、終鍛成形、切邊過程的全自動生產模式；

⑷故障率低，每班允許出現1 次；

⑸模具壽命高，保證可連續生產5 個班以上；

⑹模具更換方便，定位準確。

工藝和設備配置

根據生產線的配置要求，進行了多方案的分析，從上料一直到最后的切邊冷卻工序，最終確定工序為翻料機構自動倒料、階梯上料機自動上料、中頻感應加熱爐自動感應加熱、輥鍛機輥鍛制坯、接頭預鍛、接頭終鍛、切邊、入筐。上料工序采用翻料機構將整筐料按照料斗的承載重量倒入部分坯料，翻料機構的尺寸按照我們的料筐尺寸和載重設計，料斗處根據缺料情況進行不定時自動倒料。料斗處為階梯上料機構，根據中頻爐膛進料的情況自動提升。爐膛采用壓輥式進料方式自動進料。出料口處有鏈條式自動出料機構，同時配有高精度測溫，實現料溫的三分選，符合要求溫度的自動進入輥鍛機的接料鉗口，超溫和欠溫的被送到相應不合格的料筐中。輥鍛機接到料后開始4 道次輥鍛制坯，完成后用夾鉗扔進滑道，直接落至傳送帶上，通過傳送帶送至R1 機器人抓取位置，機器人實現預鍛送料，機器人離開后發信號給630 噸電動螺旋壓力機鍛打成形，然后預鍛件被頂起，R2機器人取件放置到400 噸電動螺旋壓力機終鍛模內完成終鍛，預鍛工序630 噸壓力機同步完成自動石墨乳噴涂。終鍛后R3 機器人取走工件放入切邊壓力機完成切邊，R4 機器人取走工件放到輸送鏈上，工件自動落入產品存放箱，飛邊被頂料板自動頂起由取飛邊機構取走放到飛邊傳送鏈上，落入飛邊筐，終鍛工序400 噸壓力機同步完成自動石墨乳噴涂，至此整個工藝過程結束。

整條線配置為：1 臺帶有自動倒料上料的中頻爐、1 臺自動輥鍛機、1 臺630 噸電動螺旋壓力機、1 臺400 噸電動螺旋壓力機、1 臺氣動沖床、2 臺石墨乳噴涂裝置、1 臺自動取飛邊裝置、4 臺Fanuc 機器人，并配有各相關的傳送帶等。所有設備信號之間實現了互聯互通，并設定總控柜實現整條線的總線控制，有整線故障報警和故障保護，當某個工序發生故障時，前面的工序會有應對措施，如把生產的半成品甩到一邊，后面工序都停止動作，直至故障解除。

效果

⑴完成了整條線的自動化生產，推進了公司自動化技術的應用，起到了一定的引領作用；

⑵實現了減員，單班由6 人減為1 人，只是在巡視，以便處理異常；

⑶實現一模兩件，12～13秒鍛打一次，即6～6.5秒1 件，雖然達不到5 秒1 件，但是可以連續生產的時間長，除了發生故障時，會一直在生產，使綜合效率提高5%～15%；

⑷穩定了產品質量，保持了產品尺寸的一致性；

⑸綜合成本略有提高，設備投入大，維護保養費用增加，這方面要經過常年的統計，才能有相對可靠的數據。

調試過程中的一些細節

⑴坯料下料時端面盡量整齊，無毛刺，否則會在進中頻感應加熱時拱起，無法正常進料，如果用數控帶鋸床或者圓鋸機下料基本不存在故障。

⑵輥鍛機輥鍛后的料送往輸送鏈的彎道要處理好(圖3)，這個要在現場試驗，否則容易  卡 料 。

圖3 彎道

⑶自動線機器人的抓手要根據產品形狀設計，合理抓取。

⑷產品在各個工序的狀態要穩定，如預鍛和終鍛上下模都要設計頂料機構，下面的頂料機構一般可以使用原來設備下面配置的頂出缸，而上面就要在上模座上增加頂出缸，以實現上模頂出，當然頂出系統要穩定，該模具頂桿的頂出靠液壓系統，而退回是用壓縮彈簧。

⑸切邊處是把切邊凹模放在上面，下面是切邊凸模，這樣機器人容易準確放件，切邊后飛邊套在凸模上，而凸模下面放上一塊飛邊氣動頂出板，當工件被機器人抓走后，頂出板頂起飛邊，與凸模脫離，這樣取飛邊機構就能順利取走飛邊，具體切邊模見圖4。

圖4 切邊模

⑹石墨乳噴涂部分，這個地方要便于石墨噴涂量的調節，因為模具的磨損程度、產品的結構形式、模具的溫度等因素，經常會影響出模。

結束語

該接頭的自動化鍛造生產線實現了整個鍛造過程的自動化，解決了鍛造招工難的問題，使產品質量得到了穩定，使生產時間得以延長。但自動線的投入，也面臨著新的問題，需要我們的后防力量足夠強大，能夠快速解決隨時發生的故障，包括機械、電器和自動化等方方面面。模具壽命有待提高，要保證連續使用5 個班以上。產品要有量，減少品種更換次數。為了能夠在幾年之后還活下去，擺脫無人干活的困境，這些自動化方面的困難是我們必須去克服解決的。另外需要注意的是，計劃上新自動線時，如何保證整體方案可行，能夠順利投產是非常關鍵的，設備供應商可能為了攬到業務，會答應用戶的各種要求，其中的一些細節考慮的可能不是很到位，工藝過程也不如用戶熟悉，他能不能最終把存在的問題解決好，就成為了一個問號。所以在上項目時，我們必須要雙方共同探討具體方案，把我們的工藝過程中存在的難點和問題詳細溝通，供方也要毫無保留的介紹應對措施，也許只有這樣才能取得滿意的結果，確保項目的最終成功，當然這也只是我們的一點淺見，不當之處，還請指正。