CN116475346A - 一种球笼毛坯热成形模块化组合生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及球笼毛坯热成型领域，公开了一种球笼毛坯热成形模块化组合生产工艺，按顺序经过上料装置→中频加热设备→三路分选设备→送料机构→冲压***→动力机器人→滚锻设备后即可得到成型工件，本自动化生产线通过对各工序间的加工特点进行分析，对关联工序进行合并，定制专用工装，进行工序间的合并，减少产品工序间无效的周转流动，可有效避免产品在周转过程中的温度降低问题，特别是冬季环境温度低时，确保产品在各工序间加工时的温度一致性，避免因产品表内，表面与芯部、同批次不同产品温差过大问题导致的金属流线分层，降低热锻成形加工后的产品出现夹层和裂纹问题，可有效保证成品使用性能，降低因夹层和裂纹引起的成品早期失效风险。

Description

一种球笼毛坯热成形模块化组合生产工艺

技术领域

本发明涉及球笼毛坯热成型领域，具体涉及一种球笼毛坯热成形模块化组合生产工艺。

背景技术

针对现在球笼毛坯热成型生产线存在较多复杂的工序，导致产品在工序件无效的周转流动，特别是在冬季环境温度较低时，由于产品无效周转流动，会增加产品在周转过程中遇到温度降低的可能性，导致产品表面和芯部、同批次不同产品温差过大问题，导致的金属流线分层，容易导致热锻成形加工后的产品出现夹层和裂纹的问题，继而影响成型工件的使用性能，并增加了成型攻坚的早期失效风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种球笼毛坯热成形模块化组合生产工艺，解决以上技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

S1、上料装置：

将待加工产品倒放在上料装置1的储料仓内，储料仓内有若干片上下移动链板带动产品横向上移，并连接到中频加热设备2推进料道上面，推进料道为窄轨道设计，轨道两边有带角度挡板，防止产品滚出料道，并保证产品在料道上面单行推进，送料机构采用输送带方式匀速上料；

S2、中频加热设备：

中频加热设备由加热感应***、冷却***、温控***与算法软件构成，一个完整的工作过程包含产品推料进炉、中频感应加热，工件出料三个步骤；

S3、三路分选设备：

三路分选设备由测温***、算法软件和分选***构成，一个完整的工作过程包括精确测温、合格判定、分选流转三个步骤。测温和合格判定***为整个分选设备的核心，通过对中频加热设备完成加热的产品进行温度的实时精准采集，经过算法软件对比并进行合格判定，分选***将温度过高、温度过低，温度正常产品分别推入对应料道流转；

S4、送料机构：

送料机构通过精简结构，实现经测温分选合格品从滑道掉落至过渡工位，在滑动过程中实现产品姿态的转换，落到过渡工位后，产品为直立状态，以便于下工位步进机器人进行精准抓取；

S5、冲压***：

冲压***由冲压设备、冲压工装和步进式机器人构成，来自送料机构的产品经步进式机器人夹爪一取料后，放置到第一工位上进行镦粗加工，机器人夹爪放料完成后，自动回0工位待命；

镦粗完成后，由步进式机器人夹爪二抓取产品，同时机器人夹爪一再次抓取送料机构输送的产品，抓取完成后，步进机器人进行平移，机器人夹爪二移动到第二工位进行预成型工艺加工，此工位模座上安装有预成型专用高精度耐热模具，可对镦粗完成工件利用压力进行塑形作业，将工件加工成所需形状，并保证产品金属流动顺畅，金属流线连续，无断裂和分层；

机器人夹爪一和机器人夹爪二同时将产品放置到对应工位，放置完成后，机械手复位，机器人夹爪一回第0工位待命，机器人夹爪二回第一工位待命，冲压设备下压，同时完成镦粗和预成型工艺加工；

加工完成后，机器人夹爪三抓取第二工位完成预成型加工工件，机器人夹爪二和机器人夹爪一重复上次步骤，抓取完成后，步进机器人进行平移，机器人夹爪三移动至第三工位，进行切底工艺加工，此工位模座上安装有切底专用高精度耐热模具，对预成型完成工件进行切底作业，机器人夹爪三、机器人夹爪二和机器人夹爪二同时将产品放置到对应工位，放置完成后，机械手复位，机器人夹爪一回第0工位待命，机器人夹爪二回第一工位待命，机器人夹爪二回第二工位待命，冲压设备下压，同时完成镦粗、预成型和切底工艺加工；

加工完成后，机器人夹爪四抓取第三工位完成切底作业的工件，机器人夹爪三、机器人夹爪二和机器人夹爪一重复上次步骤，抓取完成后，步进机器人进行平移，机器人夹爪四将产品放置到传输动力料道上，后续各机械手依次往复重复以上步骤完成产品连续加工；

S6、动力机器人：

动力机器人共两套，由定制非标机器人组件和控制***组成，冲压***加工完成后的工件由传输动力料道传送到设定位置，动力机器人接收到信号，转动关节至产品设定位置，使用定制夹料装置夹取物料，夹取物料后转动关节至滚锻设备处，将产品精准放置到辗环设备上进行滚锻加工；动力机器人采用多轴动力关节通过控制***设定相关参数来实现产品的抓取和放置；

S7、滚锻设备：

滚锻设备共两套分别对应两套动力机器人，由滚锻液压装置和滚锻模具及脱料装置组成，动力机器人将产品精准放入专用模具上，滚锻设备接受到信号后，芯棒模具带动工件开始旋转，液压设施启动，带动成型模具下压，利用成型模具内设计好的型腔对毛坯工件进行塑形加工；

加工完成后，滚锻模具上升，气缸带动挡板将工件弹出到料道上输送至成品筐。

进一步的技术方案：S7中的两套滚锻装置和两套动力机器人对称布置；通过两套滚锻装置和两套动力机器人对称布置，改善瓶颈工序节拍提升加工效率，并通过使用动力机器人实现自动化上料，设计退料装置实现自动退料，无需使用人工作业，精简作业人员，降低人工成本。

本发明的有益效果：

(1)本自动化生产线通过对各工序间的加工特点进行分析，对关联工序进行合并，定制专用工装，进行工序间的合并，减少产品工序间无效的周转流动，可以有效避免产品在周转过程中的温度降低问题，特别是冬季环境温度低时，确保产品在各工序间加工时的温度一致性，避免因产品表内，表面与芯部、同批次不同产品温差过大问题导致的金属流线分层，降低热锻成形加工后的产品出现夹层和裂纹问题，可有效保证成品使用性能，降低因夹层和裂纹引起的成品早期失效风险；

(2)本自动化生产线通过对保持架毛坯锻造工艺进行***性的整合，精简非必要过程周转，通过对工序间和锻造模具的整合设计合并，设计并定制专用自动化机器人实现工序间自动化加工，实现作业人员精简，并通过统一进行***性的整合锻造过程内各流程节拍，对瓶颈工序进行优化，进行智能性的加工方案匹配，最终实现一拖二的加工方式，优化加工效率，提升整体产能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明中工艺的布局图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种球笼毛坯热成形模块化组合生产工艺，按以下步骤进行：

S1、上料装置1：

将待加工产品倒放在上料装置1的储料仓内，储料仓内有若干片上下移动链板带动产品横向上移，并连接到中频加热设备2推进料道上面，推进料道为窄轨道设计，轨道两边有带角度挡板，防止产品滚出料道，并保证产品在料道上面单行推进，送料机构采用输送带方式匀速上料，避免卡料或料带堆积。

S2、中频加热设备2：

中频加热设备2由加热感应***、冷却***、温控***与算法软件构成，一个完整的工作过程包含产品推料进炉、中频感应加热，工件出料三个步骤；

温控***是整个中频加热设备的核心，包含一套温度传感***和算法软件，通过炉膛内的温控传感器对加热温度实时监控，通过自动调节电流频率和电流实现产品加热温度的精准控制；

可有效避免产品在加热过程中出现过烧或欠温现象，并控制产品升温速度，避免产品出现芯表温差过大，造成产品金属流线撕裂造成内部裂纹，影响产品最终性能。

S3、三路分选设备3：

三路分选设备3由测温***、算法软件和分选***构成，一个完整的工作过程包括精确测温、合格判定、分选流转三个步骤。测温和合格判定***为整个分选设备的核心，通过对中频加热设备2完成加热的产品进行温度的实时精准采集，经过算法软件对比并进行合格判定，分选***将温度过高、温度过低，温度正常产品分别推入对应料道流转。

本项目采用高精度红外设备进行产品实时温度采集，确保产品温度采集的精准性，避免误判。分选部件采用气动动力部件驱动产品流动方向，动作精准、功耗少、有效节约能源。先进的设计原理和加工方法，保证了三路分选设备3整体运行的稳定性和可靠性。

S4、送料机构4：

送料机构4通过优化的精简结构，实现经测温分选合格品从滑道掉落至过渡工位，在滑动过程中实现产品姿态的转换，落到过渡工位后，产品为直立状态，以便于下工位步进机器人进行精准抓取；

这一设计，实现在辅助工装尽量减小的情况下，利用产品向下的重力，在产品滑动过程中，通过对滑道的角度调整和设计，使工件在下落过程中自动完成姿态调整。

在整套***中不需使用额外驱动设备，无能耗，运行可靠性好，先进的设计原理，保证了整机运行的平稳性和可靠性。

S5、冲压***5：

冲压***5由冲压设备、冲压工装和步进式机器人构成，来自送料机构4的产品经步进式机器人夹爪一取料后，放置到第一工位上进行镦粗加工，机器人夹爪放料完成后，自动回0工位待命；

镦粗完成后，由步进式机器人夹爪二抓取产品，同时机器人夹爪一再次抓取送料机构4输送的产品，抓取完成后，步进机器人进行平移，机器人夹爪二移动到第二工位进行预成型工艺加工，此工位模座上安装有预成型专用高精度耐热模具，可对镦粗完成工件利用压力进行塑形作业，将工件加工成所需形状，并保证产品金属流动顺畅，金属流线连续，无断裂和分层。机器人夹爪一和机器人夹爪二同时将产品放置到对应工位，放置完成后，机械手复位，机器人夹爪一回第0工位待命，机器人夹爪二回第一工位待命，冲压设备下压，同时完成镦粗和预成型工艺加工；

加工完成后，机器人夹爪三抓取第二工位完成预成型加工工件，机器人夹爪二和机器人夹爪一重复上次步骤，抓取完成后，步进机器人进行平移，机器人夹爪三移动至第三工位，进行切底工艺加工，此工位模座上安装有切底专用高精度耐热模具，对预成型完成工件进行切底作业，机器人夹爪三、机器人夹爪二和机器人夹爪二同时将产品放置到对应工位，放置完成后，机械手复位，机器人夹爪一回第0工位待命，机器人夹爪二回第一工位待命，机器人夹爪二回第二工位待命，冲压设备下压，同时完成镦粗、预成型和切底工艺加工；

加工完成后，机器人夹爪四抓取第三工位完成切底作业的工件，机器人夹爪三、机器人夹爪二和机器人夹爪一重复上次步骤，抓取完成后，步进机器人进行平移，机器人夹爪四将产品放置到传输动力料道上，后续各机械手依次往复重复以上步骤完成产品连续加工；

通过对各工序间的加工特点进行分析，本工位对关联工序进行合并，定制专用工装，进行工序间的合并，减少产品工序间无效的周转流动，以尽量减少产品温度的波动，保持产品在各工序间加工时的温度稳定性，避免因表内温度差过大，引起金属流线分层，避免造成产品夹层和裂纹；可有效保证产品使用性能，降低因夹层和裂纹引起的产品早期失效风险。

S6、动力机器人6-1、6-2：

动力机器人6共两套，由定制非标机器人组件和控制***组成，冲压***5加工完成后的工件由传输动力料道传送到设定位置，动力机器人接收到信号，转动关节至产品设定位置，使用定制夹料装置夹取物料，夹取物料后转动关节至滚锻设备7处，将产品精准放置到辗环设备上进行滚锻加工；

动力机器人6采用多轴动力关节通过控制***设定相关参数来实现产品的抓取和放置，通过定制专用耐高温机械手臂和高效冷却***有效延长机械手使用寿命，避免机械手因高温产生变形和氧化，造成早期失效，精度失准，保证动力机器人6高效精准的运行。

S7、滚锻设备7-1、7-2：

滚锻设备7共两套分别对应两套动力机器人，由滚锻液压装置和滚锻模具及脱料装置组成，动力机器人6将产品精准放入专用模具上，滚锻设备接受到信号后，芯棒模具带动工件开始旋转，液压设施启动，带动成型模具下压，利用成型模具内设计好的型腔对毛坯工件进行塑形加工；

加工完成后，滚锻模具上升，气缸带动挡板将工件弹出到料道上输送至成品筐；

本工序通过两套滚锻装置7和两套动力机器人6对称布置，改善瓶颈工序节拍提升加工效率，并通过使用动力机器人实现自动化上料，设计退料装置实现自动退料，无需使用人工作业，精简作业人员，降低人工成本。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种球笼毛坯热成形模块化组合生产工艺，其特征在于，按以下步骤进行：

S1、上料装置(1)：

将待加工产品倒放在上料装置(1)的储料仓内，储料仓内有若干片上下移动链板带动产品横向上移，并连接到中频加热设备(2)推进料道上面，推进料道为窄轨道设计，轨道两边有带角度挡板，防止产品滚出料道，并保证产品在料道上面单行推进，送料机构采用输送带方式匀速上料；

S2、中频加热设备(2)：

中频加热设备(2)由加热感应***、冷却***、温控***与算法软件构成，一个完整的工作过程包含产品推料进炉、中频感应加热，工件出料三个步骤；

S3、三路分选设备(3)：

三路分选设备(3)由测温***、算法软件和分选***构成，一个完整的工作过程包括精确测温、合格判定、分选流转三个步骤；

测温和合格判定***为整个分选设备的核心，通过对中频加热设备(2)完成加热的产品进行温度的实时精准采集，经过算法软件对比并进行合格判定，分选***将温度过高、温度过低，温度正常产品分别推入对应料道流转；

S4、送料机构(4)：

送料机构(4)通过精简结构，实现经测温分选合格品从滑道掉落至过渡工位，在滑动过程中实现产品姿态的转换，落到过渡工位后，产品为直立状态，以便于下工位步进机器人进行精准抓取；

S5、冲压***(5)：

冲压***(5)由冲压设备、冲压工装和步进式机器人构成，来自送料机构(4)的产品经步进式机器人夹爪一取料后，放置到第一工位上进行镦粗加工，机器人夹爪一放料完成后，自动回0工位待命；

镦粗完成后，由步进式机器人夹爪二抓取产品，同时机器人夹爪一再次抓取送料机构(4)输送的产品，抓取完成后，步进机器人进行平移，机器人夹爪二移动到第二工位进行预成型工艺加工，此工位模座上安装有预成型专用高精度耐热模具，可对镦粗完成工件利用压力进行塑形作业，将工件加工成所需形状，并保证产品金属流动顺畅，金属流线连续，无断裂和分层；

机器人夹爪一和机器人夹爪二同时将产品放置到对应工位，放置完成后，机械手复位，机器人夹爪一回第0工位待命，机器人夹爪二回第一工位待命，冲压设备下压，同时完成镦粗和预成型工艺加工；

加工完成后，机器人夹爪三抓取第二工位完成预成型加工工件，机器人夹爪二和机器人夹爪一重复上次步骤，抓取完成后，步进机器人进行平移，机器人夹爪三移动至第三工位，进行切底工艺加工，此工位模座上安装有切底专用高精度耐热模具，对预成型完成工件进行切底作业，机器人夹爪三、机器人夹爪二和机器人夹爪二同时将产品放置到对应工位，放置完成后，机械手复位，机器人夹爪一回第0工位待命，机器人夹爪二回第一工位待命，机器人夹爪二回第二工位待命，冲压设备下压，同时完成镦粗、预成型和切底工艺加工；

加工完成后，机器人夹爪四抓取第三工位完成切底作业的工件，机器人夹爪三、机器人夹爪二和机器人夹爪一重复上次步骤，抓取完成后，步进机器人进行平移，机器人夹爪四将产品放置到传输动力料道上，后续各机械手依次往复重复以上步骤完成产品连续加工；

S6、动力机器人(6-1)、(6-2)：

动力机器人(6)共两套，由定制非标机器人组件和控制***组成，冲压***(5)加工完成后的工件由传输动力料道传送到设定位置，动力机器人接收到信号，转动关节至产品设定位置，使用定制夹料装置夹取物料，夹取物料后转动关节至滚锻设备(7)处，将产品精准放置到辗环设备上进行滚锻加工；动力机器人(6)采用多轴动力关节通过控制***设定相关参数来实现产品的抓取和放置；

S7、滚锻设备(7-1)、(7-2)：

滚锻设备(7)共两套分别对应两套动力机器人，由滚锻液压装置和滚锻模具及脱料装置组成，动力机器人(6)将产品精准放入专用模具上，滚锻设备接受到信号后，芯棒模具带动工件开始旋转，液压设施启动，带动成型模具下压，利用成型模具内设计好的型腔对毛坯工件进行塑形加工；

加工完成后，滚锻模具上升，气缸带动挡板将工件弹出到料道上输送至成品筐。

2.根据权利要求1所述的球笼毛坯热成形模块化组合生产工艺，其特征在于，S7中的两套滚锻装置(7)和两套动力机器人(6)对称布置。