在“中国制造2025”和“工业4.0”的大环境下,国内制造企业普遍需要进行技术升级改造。国内大部分中小型轴承企业仍然采用传统的以人为主的轴承套圈锻造生产线,随着人工成本的增加和客户对产品质量要求的不断提高,现有加工生产方式已无法满足市场需求。本文以学校与企业合作的横向项目为前提,针对浙江新昌某锻造有限公司提出的轴承套圈热锻生产线自动化改造需求,开展本课题的研究。设计开发一条自动化轴承套圈热锻生产线,实现了坯料在各锻造设备之间自动上下料,并设计了相应的自动输送和定位装置。具体研究内容为:(1)根据改造要求,提出不同实现形式方案,并选择最优方案。对热锻生产线自动化改造的发展现状和未来趋势进行了分析,结合现有的锻造生产线自动化改造技术、该公司现有的轴承套圈锻造生产线加工方式和坯料锻造设备空间布局,从该公司的实际生产需要出发,对现有轴承套圈热锻生产线进行自动上下料装置研发。按照轴承套圈加工工艺流程,提出不同形式的实现方案,最后进行方案优缺点对比,选择最优的实现方案。(2)根据选定的最优方案进行详细设计,确定了各加工工位的自动上下料装置的总体设计方案和自动化锻造生产线的总体布局。总体设计方案具体包括:墩粗工位压力机自动上下料装置设计、挤压工位压力机自动上下料装置设计、切底工位压力机自动上下料装置设计、碾环工位压力机自动上下料装置设计和整型工位压力机自动上下料装置设计。(3)根据设计方案借助SolidWorks软件建立各工位自动上下料装置三维装配体模型。通过优化调整得到最佳的结构形式,再利用SolidWorks motion分析模块进行运动模拟,规划各装置的运动路径。再依据各自动上下料装置结构设计方案和各动作行程,进行主要零部件设计。具体包括:普通气缸、杠杆气缸、三爪气缸、夹爪机构和直线模组的选型设计,确定各零部件的具体型号和尺寸参数。(4)根据方案设计要求完成了自动上下料装置的PLC控制系统总体设计。先介绍了可编程逻辑控制器(PLC)和人机界面(HMI)的工作原理、选型规则和设计步骤。在硬件方面,根据选型规则选择三菱FX2N型PLC作为控制系统控制器,根据控制要求以及控制系统流程图,绘制I/O分配表、PLC接线图;在软件方面,根据系统控制要求以及PLC编程原则,利用GX Works2软件进行PLC程序编写,在HMIEditor软件上设计了HMI操作和监测画面。(5)根据前面的设计方案和选定的零部件型号参数和图纸,采购和加工零部件、组装样机、搭建试验台。在试验台上依次测试PLC程序、直线模组、触摸屏、各执行机构是否运行正常,并调试设定直线模组参数,使装置达到一个合适的运行速度。再设计装置生产节拍,最后开始现场试验,进行性能测试,得到最佳运行速度。通过一系列的参数调整以及现场试验,本文设计的自动上下料装置可以完成轴承坯料的自动上下料以及在各工位间的自动输送任务,替代人工完成轴承坯料在工位间的运输、定位、上料、下料操作步骤。经过试验验证,本文设计的轴承套圈自动上下料装置对于减少人工劳动强度,提高生产效率具有重要意义,对其他锻造行业自动化改造也具有一定参考价值。