文/程志旗，杜立东，梁士玉，卓伟，宋凯·中国重汽集团济南动力有限公司铸锻中心

当今重卡锻压生产线已进入了机器人自动化制造阶段，特别是工业以太网、现场总线技术的普及应用。自动化技术与锻压设备相结合，使得锻压设备在结构和复杂程度上都上了一个新台阶，企业的锻压设备管理面临着前所未有的机遇和挑战。

大型锻压设备引进的成本是非常高昂的，且锻压设备上的关键备件的费用对企业来说也是一个不小的数目，为此必须要完善良好的锻压设备管理和维护保养制度，才能延长锻压设备的使用寿命。因此，企业完善对锻压设备的管理与维护保养，成为企业日常管理制度中的重要组成部分。

我公司2009年引进欧洲某公司具有当今国际先进水平的KP12500、MP8000热模锻压力机，成为现代化国有大型企业。自动化锻压生产线项目总投资4亿元人民币。2011年7月建成并试运行,同年九月正式投产。这两条生产线除采用德国进口主机外，其余辅机设备均采用国内一流锻压设备，如合肥锻压YH16-20MN精整液压机、济南二机床J37-12.5MN热切边机、一重10MN闭式双点压力机设备，锻件成形中转环节全部由KUKA机器人完成，加热设备由应达提供，为两条高效率、全自动化的大型锻压生产线（图1）。

图1 大型锻压生产线

热模锻压力机的特点

KP万吨热模锻生产线具有效率高、自动化流水线的特点，其大型KP楔式压力机具有打击速度快、模具热接触时间短、模具使用寿命长的优点，并且采用上、下顶料设计，抗偏载能力强、导轨精度高、锻件质量好。控制系统采用西门子最新的安全PLC、与KUKA机器人的安全区域功能配合，实现生产作业过程中的人机安全。机体四周设有作业窗口，方便监控与机器人进入。特殊设计的快速换模装置，使拆卸与更换模具便捷迅速，且人员需求大大减少、操作简单。具有集中润滑系统和自动补充润滑系统，采用润滑分配与监控模块，有效降低润滑失效风险。机身拉杆螺栓安装高精度的吨位仪，直观显示锻造力与设备的偏载情况，并设置超负荷与偏载预警，提高了人员对锻件成形过程的监控能力。

KP楔式压力机的工作原理及结构特点

变频器驱动的主电机通过三角皮带连接来驱动带飞轮的中间轴，中间轴与蓄能大齿轮啮合，通过离合器将大飞轮的动能，周期传递给滑块进行做功。在释放做功冲程（行程）时，被弹簧加压的制动器被气动脱开，与曲柄轴的连接通过气动驱动的离合器完成。曲柄轴的旋转运动通过一个结构坚固的压力杆以线性运动方式传递到楔块。楔块上端面以机架作为支撑，将滑块向下运行。

所有运动部件，包括上模座、模具的重量和惯性力由两个平衡气缸进行补偿。平衡缸安装在机架上方。

滑块的行程位置可以由电动调节。

机器上下部位各配备有液压驱动的顶出装置。

⑴机架。

热模锻压力机机架（图2）主要由机架上横梁、两个侧立柱以及下横梁组成，它们通过4根拉紧螺杆被力传递地连接在一起。

图2 热模锻压力机机架

⑵压力机传动。

压力机传动（图3）通过电机完成。在压力机启动状态下，电机通过三角皮带带动中间轴，中间轴与大飞轮、离合器装置与曲柄轴连接。在静止状态时，制动器使曲柄轴与制动器底座连接在一起，使滑块保持在其初始位置。

图3 压力机传动

在释放做功冲程（行程）时，制动器分离，离合器闭合，由此实现传动与曲柄轴之间的连接。通过压力杆和楔块，曲柄轴的旋转运动以线性运动的方式传递到滑块。

关机时（变频器驱动关闭），中间高速轴通过飞轮制动器制动。

通过离合器和制动器的准确切换，驱动曲柄轴在加速和制动时几乎没有延迟。

⑶滑块。

滑块执行压力机的锻压动作：滑块上、下行动作是来自曲柄轴的旋转运动，通过连杆楔块传递给滑块。通过楔块与滑块之间的力传递连接，使滑块在增加的回程力作用下向上运动。滑块的行程位置可以进行连续调节，与多种产品的模具工装相匹配。滑块在机架侧立柱导向下，上下移动。该滑块导向为滑动导向方式，导向板间隙可调，导向接触面由集中润滑单元进行润滑。滑块下面有一套快速拆换模座的液压垫锁紧装置。

⑷工件顶出装置。

滑块上的顶出装置将加工完毕的工件直接从上模具顶出。液压缸做功时，活塞将顶出杆顶到模座上的开孔里，使在模具和模座内被导向的顶出装置运动。

下横梁上的顶出装置（图4）将加工完毕的工件直接从下模具顶出。

图4 下横梁上的顶出装置

顶出动作通过顶出杆完成，顶出杆由位于工作台下面的液压缸驱动并提升。顶出杆在工作台内由导向套筒进行导向。运行时，顶出杆进入模座上的开孔里，使在模具和模座内被导向的顶出装置运动。通过液压缸内置磁致伸缩位移传感器对顶出行程进行检测，通过PID算法控制的下顶出比例阀对行程限定。顶出杆的下位由限位开关在顶出杠杆处进行冗余监控。两锻打工作工位顶出系统相互独立。顶出装置的各润滑部位均连接到集中干油润滑系统。

⑸液压系统。

液压机组向机器的各液压分系统供应液压油，液压机组配备了过滤、加热和冷却循环系统。

⑹气动系统。

热模锻压力机上重要的功能由气动实现：离合器、制动器、平衡缸、气动泵源等。

热模锻压力机配有自动干油润滑系统（图5）。润滑油脂由一台气动的润滑剂供给泵输送到润滑管道系统中，然后经过可单一控制的分配点（润滑组）供应到各个润滑点。干油润滑系统的设计为全损耗润滑方式。根据所设定的压力行程数，润滑脉冲被释放。每个润滑组的润滑数均根据其需要而定。行程数可以在一定范围内更改。每次润滑脉冲所需的润滑剂量由润滑剂分配器的结构形式及大小决定。

图5 自动干油润滑系统

润滑系统（润滑剂分配器功能）被设备控制系统实施监控，包括润滑动作时间过长、过度润滑、无润滑反馈信号都会显示在设备控制系统的屏幕上。

⑻冷却水系统。

热模锻压力机传动装置的制动器为水冷冷却。冷却水装置如图6所示。

图6 冷却水装置

在设备就绪状态下，直通阀为打开状态。制动器冷却水系统内的流量通过直通阀分别对制动器机壳、中间环和压力环进行调节。流量通过传感器进行标定监控，并在流量传感器上有状态显示。如果流量低于设定的最低值，那么控制系统就会封锁压力行程。

经过改革，国务院组成部门由40个精简为29个。移交给企业、社会中介机构和地方的职能100多项；部门内设机构减少200多个，精简了四分之一，改革后行政编制由原来的3.23万名减至1.67万名，精简了47.5%，分流干部的安置工作顺利进行。

⑼喷、吹扫系统。

在自动线生产节拍的间隙，喷吹装置（图7）将模具上的氧化皮吹净，喷上冷却水与石墨，然后通过压缩空气将模具型腔内的积水与石墨再吹净。喷吹装置主要包括喷头、喷头支架、机械手、软管支架和喷射介质装置。

图7 喷吹装置

设备的保养

为充分发挥热模锻压力机的生产能力，提高经济效益。我公司制定了一系列的设备使用、维护规章制度，并且任用责任心强、熟悉设备结构原理、技术过硬的技术工人进行设备的操作、维护和保养工作。KP12500主机设置1名专职机械液压工程师，按压力机运行时间和使用手册，负责执行维护保养工作内容。

运行期间的检查

每3个月需要对机器进行定期检查。检查要点如下。

⑴驱动装置和轴承的运行噪声变化和温升（Wincc数据归档记录查看）。

⑵检查轴承的润滑状况（滑动轴承上必须有油脂，油膜均匀且可以用手指刮起）。

⑶润滑（油脂的颜色变化，气味及油脂中的金属颗粒需进行油品检验）。

⑷检查螺栓的紧固情况（正常状态下，画的对齐刻度线没有跑动）。

⑸检查刮泥条和导向板表面的磨损情况（是否有划痕或裂纹）。

⑹检查端盖（平衡缸盖、顶出油缸完好无损）。

⑺检查皮带的磨损情况（必要时进行拉力调整或喷涂皮带油）。

⑻几何位置检查（相对跑动与对中情况）。

⑼变频器和开关柜的空调清洁状况（脏污）。

⑽排放油箱中的冷凝水（或使用带空气干燥的呼吸器）。

液压设备的检查

稀油润滑和液压站，只需要定期检查油位、油色，进行必要补充。

液压与润滑系统采用较为完善的检测传感器进行监控。根据系统类型采取压力、温度与流量控制。当系统不满足最低要求时，每种故障将在人机面板上予以显示。

液压设备上的冷却循环过滤器，应根据保养计划中相应的数据进行清理或更换滤芯。根据经验，如果滤芯堵塞极易引起油温升异常或流量不足，严重时导致电机热过载。

根据使用经验，每2000h运行后，应对稀油润滑的油样进行检验。通过分析油样的运动粘度、总酸值、油泥氧化程度、水分、污染程度等参数，来确定润滑系统中的金属磨损程度，进而判断被润滑部位与泵的工作状态。特别需要注意的是取样必须在泵运转的情况下进行，因为当油流动时，固态污染物质无法在油箱底部沉淀，从而获得真实的油品状态信息。

清洁油箱

每次更换工作介质前必须清理油箱，清除底部沉淀物。必须检查内壁防腐漆的附着情况，必要时补刷。为了提高工作效率，推荐使用市面上常见的硅胶条刮净侧壁上的细微颗粒物，并且用无纺布进行最后的彻底清理，保证液压与润滑系统的清洁度。