半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線改造探討

文／尋寶明·徐州開元世紀(jì)重型鍛壓有限公司

半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線改造探討

文／尋寶明·徐州開元世紀(jì)重型鍛壓有限公司

相對于現(xiàn)在熱門的“工業(yè)4.0”，國內(nèi)的汽車半軸生產(chǎn)的發(fā)展腳步顯然慢了一拍。大部分企業(yè)仍在努力奔向包含了信息化和自動化的“工業(yè)3.0”時代。這對于生產(chǎn)總量巨大的國內(nèi)半軸生產(chǎn)企業(yè)來說是使產(chǎn)品成本降低、質(zhì)量提升的一個契機；同時也對設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)提出了更高的要求，是一場不小考驗。

目前國內(nèi)汽車半軸生產(chǎn)工藝多種多樣，很多半軸制造商面臨著材料價格不斷上漲、人員費用增加、能源費用增加、環(huán)保要求越來越嚴(yán)、市場競爭劇烈等客觀因素的困擾。半軸生產(chǎn)是批量生產(chǎn)，人員費用降低、生產(chǎn)效率提高和產(chǎn)品質(zhì)量提高是半軸制造商不斷追求的目標(biāo)，采用新設(shè)備和新工藝是達(dá)成這些目標(biāo)的有效途徑。

半軸自動化生產(chǎn)線設(shè)備構(gòu)成

一些企業(yè)瞄準(zhǔn)了半軸自動化生產(chǎn)線。由于半軸的生產(chǎn)工藝具有多工序性和復(fù)雜性，大部分企業(yè)的半軸自動化生產(chǎn)線都是從棒料加熱至擺輾成形，而將前期的下料和擺輾成形后期的多道加工工序排除在外。

下面就半軸預(yù)鐓擺輾成形這一單元的自動化生產(chǎn)改造進(jìn)行探討，半軸預(yù)鐓擺輾成形單元的自動化生產(chǎn)線的設(shè)備組成如圖1所示。

圖1 半軸預(yù)鐓擺輾成形自動化生產(chǎn)線的設(shè)備組成

圖1中所示生產(chǎn)線各部分說明如下：⑴坯料為根據(jù)零件尺寸，已經(jīng)下好的棒料；⑵中頻加熱爐對預(yù)鐓前的棒料進(jìn)行加熱，加熱溫度約1100℃；⑶快速預(yù)鐓機的生產(chǎn)節(jié)拍與擺輾機保持一致，預(yù)鐓壓下速度為75mm/s。預(yù)鐓速度的提高一方面提高了生產(chǎn)效率，另一方面避免了棒料的二次加熱，可直接進(jìn)行下面的擺輾工序。尤其在生產(chǎn)比較長的半軸時，更應(yīng)采用臥式快速預(yù)鐓機；⑷采用臥式全液壓擺輾機對預(yù)鐓好的棒料進(jìn)行柔性擺輾成形，擺輾進(jìn)給速度和擺輾旋轉(zhuǎn)速度無級可調(diào)，適應(yīng)性好；⑸自動化生產(chǎn)線的各工序間采用機械手進(jìn)行銜接，完成上料、下料和碼垛等工序。

生產(chǎn)線改造

設(shè)備的改造

傳統(tǒng)的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線設(shè)備由2臺中頻爐、2臺預(yù)鐓機和1臺擺輾機組成，每臺設(shè)備都是獨立的；改造后的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線設(shè)備由1臺中頻爐、1臺預(yù)鐓機、4臺機械手和1臺擺輾機組成，所有設(shè)備為全自動，在生產(chǎn)節(jié)拍上為閉環(huán)控制，實現(xiàn)半軸生產(chǎn)的全自動。

操作人員的配備

一條傳統(tǒng)的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線需要配備操作人員4～6人，并且操作人員的勞動強度非常大，需要操作人員具有較高的預(yù)鐓擺輾方面的知識，而目前社會上能夠滿足條件的操作人員少之又少；改造后的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線不需要操作人員。

控制系統(tǒng)的改造

控制系統(tǒng)是改造后的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線的核心。該核心有一個總的控制單元，控制單元把信號發(fā)送給每臺設(shè)備的單獨控制系統(tǒng)，單獨控制系統(tǒng)控制著設(shè)備完成一個動作循環(huán)并把信號反饋給總控制單元。每臺設(shè)備所有的硬件都必須滿足控制系統(tǒng)要求的所有指標(biāo)，對設(shè)備的硬件提出了更高的要求。

投入與產(chǎn)出分析

以一條φ40mm的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線為例，目前國內(nèi)市場上存在較多的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)流程為棒料下料→棒料加熱→一次預(yù)鐓成形→二次預(yù)鐓成形→工件補溫→擺輾成形。改造后的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程為棒料下料→棒料加熱→一次預(yù)鐓成形→擺輾成形。改造前后的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線投入對比見表1。

表1 半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線改造前后投入對比

傳統(tǒng)的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線約生產(chǎn)半軸50萬件/年，改造后的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線約生產(chǎn)半軸150萬件/年，是傳統(tǒng)工藝的3倍。據(jù)此，對生產(chǎn)過程中的能量消耗分析如下：

⑴改造后的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線較傳統(tǒng)生產(chǎn)線少了1臺功率為44kW預(yù)鐓機，按照8h/天的生產(chǎn)運行時間、用電價格為1.05元/度計算，改造后的自動化生產(chǎn)線與改造前相比節(jié)約設(shè)備運行費用約13.5萬元/年。

⑵每件半軸的加熱重量約為6kg、加熱費用約為0.4元/kg，即每件半軸加熱的費用約為2.4元。傳統(tǒng)工藝擺輾成形前需要二次補溫，補溫需要的費用約為1.2元/件，僅以50萬件計算，改造后的自動化生產(chǎn)線與改造前相比節(jié)約補溫費用約60萬元/年。

由以上投入與產(chǎn)出分析可知，改造后的半軸預(yù)鐓擺輾成形生產(chǎn)線在設(shè)備運行及耗能費用方面要顯著低于傳統(tǒng)的生產(chǎn)線，改造的投入成本可在較短時間得到回收。且通過生產(chǎn)線改造，生產(chǎn)效率提高約3倍，產(chǎn)量提高，將給企業(yè)帶來更多經(jīng)濟效益。

結(jié)束語

綜上所述，國內(nèi)的半軸生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝備有很大改進(jìn)的空間，中國制造企業(yè)應(yīng)以“中國制造2025”為導(dǎo)向，認(rèn)清現(xiàn)實，加快企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的步伐，或許可以更快的實現(xiàn)“中國制造”向“中國智造”的轉(zhuǎn)變。