該法蘭外輪廓結(jié)構(gòu)為四方形且?guī)Щ砜诓劢Y(jié)構(gòu)，OTS 樣件及PPAP 階段，一直采用的是人工夾持手動生產(chǎn)方式進(jìn)行鍛造。隨著客戶訂單量的激增，由于在多工位熱模鍛設(shè)備上采用人工夾持生產(chǎn)，一方面生產(chǎn)效率太低，另一方面存在一定的人身安全隱患。

如何在新增的HFP2500W 熱模鍛生產(chǎn)線上快速實(shí)現(xiàn)此產(chǎn)品的多工位自動化鍛造是解決鍛造工序產(chǎn)能瓶頸的關(guān)鍵。為解決此方形法蘭在多工位熱模鍛設(shè)備上的全自動化鍛造問題，我司工程技術(shù)人員與生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過對模具工裝結(jié)構(gòu)以及步進(jìn)梁夾鉗結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次修改驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)了方形法蘭在HFP2500W 熱模鍛設(shè)備上的多工位全自動化鍛造，實(shí)現(xiàn)8 小時班產(chǎn)3500 件。HFP2500W 熱模鍛設(shè)備主要參數(shù)見表1。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411218.html

表1 設(shè)備主要參數(shù)文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411218.html

根據(jù)客戶提供的零件圖紙，設(shè)計相應(yīng)的鍛坯圖紙，對需機(jī)加工部位增加適量余量并結(jié)合客戶機(jī)加工裝夾、定位因素進(jìn)行設(shè)計。此方形法蘭的外徑、內(nèi)徑、高度方向單邊余量按1.0 ～1.2mm 設(shè)計，該產(chǎn)品外輪廓非加工部位允許切邊錯差在0.3mm 以內(nèi)。方形法蘭鍛坯圖見圖1。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411218.html

圖1 方形法蘭鍛坯圖(3D 模型)文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411218.html

鍛造工藝流程

下料：我司采用的是溫剪切下料工藝方式，對長棒料是先感應(yīng)加熱后再剪切下料(加熱溫度＜750℃)。每分鐘可剪切料段25 ～30 件，剪切后的料段端面變形量可控制在0.9mm 以內(nèi)、毛刺大小可控制在0.5mm(高)×0.5mm(厚)以內(nèi)、外徑與端面的垂直角度1.5°以內(nèi)，下料重量誤差在±0.5%以內(nèi)。文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411218.html

圖2 方形法蘭鍛造工序工藝流程文章源自好焊孫輝博客 http://www.4863x.com好焊孫輝-http://www.4863x.com/weldgyzb/autoyazhu202411218.html

加熱：采用中頻感應(yīng)加熱方式對剪切后的料段進(jìn)行加熱，加熱系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對料段的閉環(huán)控制且加熱爐出料口帶有三路分選裝置，可在線100%對每個料段溫度進(jìn)行監(jiān)控，對超出工藝溫度范圍的高溫、低溫料段進(jìn)行自動排料不進(jìn)行生產(chǎn)，確保流到鍛造工序的每個料段都是合格的(高溫料段直接剔除至報廢箱，低溫料段排料到低溫料箱，低溫料段可再加熱一次使用)。

鍛造：溫度合格的料段經(jīng)步進(jìn)梁夾鉗夾持，將不同工位間的鍛坯傳至下一個工位，料段經(jīng)過鐓粗、預(yù)鍛、終鍛、沖孔、切邊完成鍛造變形工序。

鍛后控冷：切邊后的產(chǎn)品經(jīng)控冷傳送帶冷卻至600℃以下裝框。

鍛造工藝設(shè)計

鍛造工藝設(shè)計的原則是金屬各向流動均勻性，經(jīng)過多次理論模擬仿真分析及現(xiàn)場調(diào)試修模，使得金屬各向流動合理分配，經(jīng)過生產(chǎn)批量驗(yàn)證最終確定此法蘭的鍛造變形工藝見圖3。實(shí)物圖見圖4。

圖3 不同工位間鍛造變形工步圖

圖4 不同工位間鍛造變形實(shí)物圖

步進(jìn)梁夾爪結(jié)構(gòu)設(shè)計

我司HFP2500W 熱模鍛設(shè)備步進(jìn)梁夾持傳送方向?yàn)閴毫C(jī)設(shè)備的左、右方向，步進(jìn)梁夾鉗夾持產(chǎn)品方向?yàn)閴毫C(jī)設(shè)備的前、后方向。如何保證不同工位間產(chǎn)品夾持傳送的穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)法蘭自動化鍛造的核心。為解決步進(jìn)梁夾持傳送產(chǎn)品的穩(wěn)定性，針對此方形法蘭設(shè)計了一種蜻蜓點(diǎn)接觸式機(jī)械手夾爪(圖5)，確保了步進(jìn)梁夾鉗夾持傳送的穩(wěn)定。

圖5 蜻蜓點(diǎn)接觸式機(jī)械手夾爪示意圖

定位導(dǎo)向模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

此法蘭產(chǎn)品終鍛后先沖孔再進(jìn)行切邊，產(chǎn)品切邊錯差要求不大于0.3mm，為保證切邊錯差在圖紙要求的技術(shù)范圍內(nèi)，以及切邊錯差大小的一致性，必須保證沖孔后的產(chǎn)品經(jīng)步進(jìn)梁夾鉗夾持傳送至切邊工位時產(chǎn)品中心偏移量在0.1mm 以內(nèi)，同時還需考慮切邊沖頭和切邊凹模的同軸度及間隙大小。為此，針對沖孔凹模設(shè)計了一種自帶導(dǎo)向且可調(diào)心定位的模具結(jié)構(gòu)(圖6)，從而保證了產(chǎn)品落料的中心偏差。

圖6 導(dǎo)向可調(diào)心沖孔凹模(實(shí)物圖)

切邊模具結(jié)構(gòu)設(shè)計階梯化

切邊后的飛邊通過步進(jìn)梁夾鉗夾持傳送至飛邊傳送帶上，為保證飛邊夾持，切邊凹模的前、后方向需留有夾持空間，為此切邊凹模刃口不可設(shè)計成同一模面高度，如圖7 所示。因切邊刃口模面存在高低落差，落差部位造成切邊沖裁力不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致落差處殘留毛刺會很大。為保證切邊毛刺大小的均勻性，切邊凹模刃口需設(shè)計階梯狀結(jié)構(gòu)，保證切邊沖裁力的均勻性，進(jìn)而保證產(chǎn)品切邊臺階錯差的均勻性。

圖7 階梯狀切邊凹模(3D 圖)

結(jié)語

以上是結(jié)合我司的此方形傳動法蘭實(shí)現(xiàn)多工位熱模鍛自動化鍛造所采取的工藝方案和實(shí)施措施，通過技術(shù)人員與生產(chǎn)人員的協(xié)同配合努力，最終實(shí)現(xiàn)了方形傳動法蘭切邊工藝在我司多工位熱模鍛生產(chǎn)線的自動化鍛造。實(shí)現(xiàn)了8 小時班產(chǎn)3500 件，為后續(xù)我司生產(chǎn)切邊產(chǎn)品奠定了理論和生產(chǎn)基礎(chǔ)。