齿轮毛坯锻造生产步进梁自动送料系统的研究

孙辰坤 李丹鸿 李中成 陈相杰 郭长春

摘 要：为提高锻造生产效率，本文以齿轮毛坯为例，依据其四工位成型工序，对锻造生产步进梁自动送料系统深入研究。介绍多工位步进梁送料系统的总体结构和工作过程，分析整体式结构、运动驱动部件及控制方案的设计思路，设计了步进梁机械手，利用伺服驱动装置，通过电气控制进行多工位送料，取代效率较低的人工送料，极大提高了生产效率。

关键词：齿轮毛坯；多工位自动送料；锻造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.009

0 引言

传统的锻造生产由人工送料，依靠结构简单的定位块，以及工人师傅的经验对材料进行定位，定位不够精确，生产效率极低，且带来较多的劳动力负担。随着技术的不断革新，可编程控制器（PLC）逐渐应用，PLC编程简单，便于技术人员对其进行操作，运行过程更为平稳，定位准确，不易受外界因素的干扰，大大提高了生产效率，基于PLC技术的热模锻压力机步进梁式多工位伺服自动送料系统逐渐应用到锻造生产中。

1 系统总体结构

四工位步进梁式机械手由横梁、纵梁、末端执行器、传感器、驱动箱以及驱动元件组成。因为步进梁的安装精度直接影响机械手的工作精度，因此针对机械手的工作特点开发专用的步进式送料运动控制系统。步进梁的伺服驱动装置包括固定在右侧的传送杆端部的送进伺服电机，而送进伺服电机通过导线与控制装置相连。

齿轮毛坯锻造基本工艺如下：首先将初始棒料加热至预锻温度，再把传动带送入主机与步进梁配合，最后将成品通过输送带传动到物料箱，具体如图2所示。

2 机械手设计

压力机多工位步进梁伺服自动系统可以在X、Y、Z三个方向上，实现与压机动作节拍一致的夹持、上升、前进、下降、释放、后退、夹持的循环动作，因此，其可以应用于许多工位，例如储料位、镦粗位、成型位、切底位、出料位等多个工位上，将工件定距、步进传送。

三坐标工件传送系统大致可分为两类：机械式工件传送系统、电子式工件传送系统[1]。机械式工件传送系统传动轴通过链轮与压机曲柄轴连接而同步转动。传动轴通过凸轮将曲柄的旋转周期分配给X向移动部、Z向升降部、Y向夹持部，实现了夹持、上升、前进、下降、释放、后退的操作周期，并将工件传送到下一个工位，即实现送料的自动化，也就实现了三工位压力机工作的自动化。电子式工件传送系统以伺服电机为动力输出装置，在PLC控制下工作。动作的协调由压机和控制器之间所交换的电子信号来控制。运动轨迹由PLC程序控制，可以适应不同的模具间距。与机械式相比，具有可调性。所以本文利用的是电子式工件传送系统对生产线的运动轨迹进行编程。

根据步进梁机械手[2]的运动情况，将四工位步进梁式机械手设计成落地式结构。其运动是通过伺服控制系统、主机提供能源从而实现联动。设计的四工位步进梁结构俯视图如图3所示。

3 結论

步进梁式机械手运动轨迹由PLC程序控制，可以适应不同的模具间距，机械手可以准确快速地传输各工位的工件，具有可调性，自动化程度高，操作简单，提高生产效率。且设备刚性较好，结构简单，使用过程中维护十分方便，并且故障率低，一定程度上减少了维护等方面的成本，对机械化生产是十分有利的。

参考文献：

[1]胡建国.多工位传递模伺服送料机械手的研制[J].锻压技术，2012，37（05）：102-104.

[2]马伟杰.实心阶梯轴多工位冷精锻自动化生产关键技术研究[D].华中科技大学，2009.