棒料剪断机自动化改造_安江华 (2)

棒料剪断机自动化改造
安江华
（成都电力金具总厂，四川成都 610100）
摘要：通过对一台老式的棒料剪断机加装料架、电子元件等辅助装置，实现了棒料剪断机的自动化改造，增加了上料机械化、进给自动化等功能，降低了劳动成本并提高了棒料剪断机的工作效率．
关键词：棒料剪断机；自动化
中图分类号：TG333.2文献标识码：A文章编号：1009-8135（2011）03-0091-03
在模锻件、辊锻件、辗压件和冷、温状态挤压件等生产批量比较大的制造部门中，棒料是生产中的主要原材料，棒料剪断机就是为这些锻压工艺准备坯料的主要设备．棒料剪断机是一种高生产效率的剪切下料设备，一般可剪切棒料的直径为φ20mm～φ200mm，对于大直径的棒料，每分钟可剪切几件、十几件，小直径的棒料每分钟可剪切五六十件．以φ80mm棒料为例，锯切与剪切的单件工时比率约为1:20，剪切比锯切的材料利用率可提高15%～20%．用于碳素钢或低合金钢在冷状态或热状态下剪切，都比较容易实现机械化与自动化．所以从生产效率和材料的利用率等方面来比较，棒料剪切工艺较其他切断工艺具有明显的经济效果．
现有一台老式棒料剪断机（设备实物见下页图1），该机购买于2002年初，购买价格24万元，最大剪切直径为80mm，该棒料剪断机是一家制造企业的主要下料设备，主要为该厂的锻压车间供应φ32mm～φ80mm 坯料．因此，棒料剪断机在该厂的生产环节中起着重要的作用．该机型在购买之初未带有自动循环生产功能，且已经使用了8年，主要存在以下问题．
1）辊道传送不能正常工作，且随着棒料长度的增加，已经不能实现进料．
2）上料不方便，由于无辅助设施，上料时需要频繁占用龙门吊，影响其他工序作业，降低了龙门吊的使用效益．
3）由于无自动循环作业功能，需工人频繁操作按钮，占用人力．
4）剪切后无传输带辅助，需人工捡料，占用人力且劳动强度大．
针对上述问题，以“减员增效、精益化管理”为方向，通过加装电子传感器和传输带等辅助工具，实现将老型设备实现机械化和自动化的改造，以降低劳动成本并提高设备的工作效率．其中本人参与了这个项目，通过了解和分析棒料剪断机的工作原理及当下所面临的问题，针对具体问题进行逐项改进．
1 棒料剪断机工作原理
该棒料剪断机属于机械传动式，其机构主要包括机身、三级传动系统、平衡器、压料器、挡料器、托料器和给料系统．其工作原理如下页图2所示．
图2中被剪棒料1由辊道2的辊子带动，通过上刀片5和下刀片10的刃口，送入棒料剪断机，直到碰
收稿日期：2010-11-03
作者简介：安江华（1985-），男，成都电力金具总厂工程师助理，主要研究电力金具产品的设计、制造及工艺改进．
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行、同时压料器3也下行，将棒料向下前方压紧．固定在滑块上的上刀片随滑块下行，到一定位置和托料器7一起将棒料抱紧．上刀片继续下行，直到将棒料剪断为止．滑块到达下死点后返程，托料器返回原来位置，等待下一个剪切命令．此为一次剪切过程．
图
1 棒料剪断机实物图
图2 棒料剪断机原理图
1-被剪棒料 2-辊道 3-压料器 4-滑块 5-上刀片 6-后挡料器 7-托料器 8-出料槽 9-机身 10-下刀片
2 棒料剪断机使用现状及情况分析
通过现场观察和与操作工人交流后，发现设备主要存在以下问题．
2.1 辊道进给失效
辊道的作用是通过摩擦力为棒料的进给提供动力．由于设备的长期使用磨损，当棒料靠近棒料剪断机前段时，辊道已不能提供足够的动力推动棒料，加上现在加工的材料比较长，棒料重心靠近辊道后端，造成棒料不能持续进给，需要人工干预，间接地增加工作人员劳动量，降低了工作效率．
购买时，原设备未设计自动上料装置，致使现在每次上料都需两人抬或利用龙门吊吊装．这样就占用劳动力，增加人力成本和劳动强度；频繁占用龙门吊，影响其他工序，使车间龙门吊的效益降低．
2.3 自动循环功能缺失
由于原设备未带有此项功能，而设备长期失修，机床已不能自动循环作业，每次剪切都需要工人按动一次按钮，操作频繁，占用人力，有违企业“减员增效、走精益化管理”的目标．
2.4 落料无法入框
剪切后的棒料通过简易的斜板滑落至地面，然后人工数数后码放至料框中，工人劳动强度大，人工计数容易出现问题．
3 棒料剪断机的改进措施
从设备存在的以上问题可以看出，现在的设备状况造成了工人劳动强度加大和辅助时间增加，降低了棒料剪断机整体的剪切效率．针对以上问题，通过与技术人员、操作人员的沟通交流，确定了低成本的棒料剪断机自动化改进方案．
1）加装备料架
通过加装备料架和气缸辅助机构，降低工人劳动强度和对龙门吊的依赖程度，实现减少辅助时间的目的．首先制作了有一定斜度的备料架，然后再备料架上加装了气缸顶起装置，实现将备料架上的棒料推至辊道上．如图3、图4
．
图3 备料架三维效果图
图4 推料装置平面效果图
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针对长棒料和辊轮的磨损问题，一是加长辊道，使棒料靠重力作用于辊道上，增加摩擦力即增加推动力；二是在靠近剪切口位置增加3个滚轮，避免当棒料过短时辊道无法继续输送的问题．
3）实现自动剪切
对原设备的挡料器进行了修改，在挡料器上加装光电感应开关，当棒料触碰到感应开关时，信号回馈给控制系统，实现“棒料进给→触碰光电感应开关→信号回馈→棒料剪切”的加工循环，这样工人无需频繁按动开关，降低工作间隔时间，提升效率．
4）加装落料输送带
针对原来棒料经剪切后，需要人工捡取再放至料框的情况，设计了一条可调速传输带，根据棒料大小、长度等调节变频器来控制传输带的电机，通过传输带将剪切后的棒料自动收集入框．首先在托料器前下方加装了与床身成30°的下行梭板，使剪断后的棒料能够顺着梭板滑行到设计的输送带上，
然后通过输送带将棒料带至料框，实现棒料入框的自动化．传输带的设计数据见图5．
图5 传输带
5）自动计数功能
通过分析，为准确反映下料件数，决定从棒料
信号，然后由简单数显装置完成计数显示．棒料剪断机每剪切一次都会发出一次电信号驱动设备工作，通过采集剪切指令能够比较准确的反映剪切次数即下料件数．
4 总 结
通过和其他技术人员的集体努力，确立了具体的实施方案，实现了上述措施中的全部功能．实施
改造方案后的棒料剪断机工作现场见图6．
图6 棒料剪断机改造后的工作现场
此方案中，主要的花费项目为：料架（主要为角钢）、辊轮、输送带、光电感应开关、控制线路和数显仪器；总金额为29 800元．
通过上述改进措施，在有效控制成本的前提下，实现了棒料剪断机的自动化改造，达到了预期效果．
参考文献：
[1]中国机械工程学会锻压学会．锻压手册（第3卷）[M].北京：机械工业出版社，1993.
（责任编辑：张新玲）
On Automatically Remodeling of Bar Shearing Machine
An Jiang-hua
(ChendDu Electric Power Fitting Group, Chengdu 610100,China)
Abstract ：In this paper, by installing racks, electronic components and other assistive devices to a used bar shearing machine, the expected mechanical, feed automation functions can be achieved. Control cost is reduced and the work efficiency is increased by using Bar Cutting Machine Automation.
Keywords : Bar Shearing Machine; Automation。