低壓鑄造智能化生產(chǎn)探究

■ 章旭霞

1. 概述

近十多年，國內(nèi)鑄造領(lǐng)域采用工業(yè)機(jī)器人取代人工作業(yè)取得了飛速發(fā)展，技術(shù)上越來越穩(wěn)定、細(xì)化、有針對性，性能上越來越全面，涉及面越來越深入、廣泛。根據(jù)行業(yè)使用情況，工業(yè)機(jī)器人在鑄造領(lǐng)域的使用主要集中在以下方面。

（1）高溫工位 如重力澆注取倒鋁液工位，目前已基本用工業(yè)機(jī)器人取代；重力澆注鑄件取出工位；壓鑄取件、噴涂工位；旋壓、擠壓上下件工位，因高溫、快速，人工無法滿足生產(chǎn)要求等。

（2）高粉塵工位 精密鑄造制殼（沾漿、淋砂）車間；鑄件打磨工種。

（3）高勞動(dòng)強(qiáng)度工位 主要體現(xiàn)在產(chǎn)品重或頻率快，如機(jī)加工上下料工位；工序間產(chǎn)品轉(zhuǎn)運(yùn)、人工掛件等。

（4）動(dòng)作單一的重復(fù)性工位 如鑄件打磨清理工位，另伴有噪聲、粉塵污染等。

2. 機(jī)器人在低壓鑄造中的應(yīng)用

低壓鑄造機(jī)本身具有較高的自動(dòng)化，設(shè)備運(yùn)行、鑄件取出等全過程能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，尤其是后期發(fā)展配上了取件機(jī)械手，進(jìn)一步解決了鑄件離開設(shè)備后進(jìn)入流水線的高溫、高強(qiáng)度的轉(zhuǎn)運(yùn)。人工作業(yè)主要為檢查料口是否堵塞、放過濾網(wǎng)、模具腔吹氣清理等輕便的工作，一般一人能看管兩臺以上。因此，人們對低壓鑄造環(huán)節(jié)的自動(dòng)化提升關(guān)注度明顯要低很多。

但是隨著智能制造的提升，以及智能裝備逐步應(yīng)用后，企業(yè)更加理性，需求明確，從“機(jī)器換人”的單一目標(biāo)走向綜合性考慮，更多地考慮人在智能化項(xiàng)目中的作用，除此之外的用機(jī)器人取代人后將獲得什么樣的效益，如人為因素會(huì)造成對質(zhì)量、效率的影響，則更有必要用自動(dòng)化來取代。因此，最近幾年低壓鑄造環(huán)節(jié)的智能化也得到了同等程序的關(guān)注。

在低壓鑄造環(huán)節(jié)，人工作業(yè)主要有下砂芯、清理模具、放置過濾網(wǎng)、檢測并清理澆口、鑄件轉(zhuǎn)移、鑄件完整性查看及異常情況關(guān)注等。針對每個(gè)動(dòng)作，我們進(jìn)行了深入探究，最終研發(fā)出用單個(gè)機(jī)器人來完成全部工作，實(shí)現(xiàn)投資的最大回報(bào)，工作現(xiàn)場最大程度的智能化。而人工只需在總控室監(jiān)控、現(xiàn)場巡查。附圖為低壓鑄造智能化生產(chǎn)系統(tǒng)。

3. 智能化生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

在智能化生產(chǎn)系統(tǒng)中，每個(gè)環(huán)節(jié)都有需要攻克的技術(shù)難點(diǎn)。

用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了以下功能：

（1）機(jī)器人檢測并清理澆口 機(jī)器人能將放置好的過濾網(wǎng)精準(zhǔn)抓取，待低壓機(jī)開模后，自動(dòng)進(jìn)入機(jī)臺內(nèi)對模腔進(jìn)行清理。再檢測澆口是否堵塞，若有堵塞則采用專門的機(jī)構(gòu)進(jìn)行清理，然后將過濾網(wǎng)放置到澆口內(nèi)，放置時(shí)使用一定的推力將過濾網(wǎng)卡在澆口里。

整個(gè)運(yùn)行過程，也有過濾網(wǎng)放置是否到位的檢測，防止漏放而影響鑄件質(zhì)量。

此環(huán)節(jié)有輔佐的過濾網(wǎng)傳送裝置，適合現(xiàn)場需要的尺寸工況，調(diào)節(jié)方便。

（2）機(jī)器人自動(dòng)取放砂芯機(jī)器人能將放置好的砂芯（來料儲(chǔ)備）有序、精準(zhǔn)地放入模具內(nèi)，并確保整個(gè)過程砂芯不掉落、不偏移、無損傷，并對此有檢測，一旦檢測到異常則報(bào)警，不允許下一步作業(yè)，這對夾具設(shè)計(jì)有較高的要求，尤其是放置時(shí)，需實(shí)現(xiàn)放置到位又不壓破砂芯。

（3）機(jī)器人取件 鑄造完成后，低壓鑄造機(jī)動(dòng)模會(huì)將鑄件帶到頂出位置，此時(shí)機(jī)器人會(huì)跟隨頂出動(dòng)作將鑄件夾住，再取出機(jī)臺位置。此過程的重點(diǎn)是機(jī)器人能與低壓鑄造機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的同步、跟隨，才能確保精準(zhǔn)地取下鑄件，為后續(xù)的工序提供定位。

同時(shí)，結(jié)合鑄件的特性，夾具應(yīng)有特殊設(shè)計(jì)考慮，確保鑄件落入夾具后不會(huì)有損傷、變形。

（4）在鑄件取出后的路徑中，加入三維視覺、打標(biāo)機(jī)，可自動(dòng)進(jìn)行鑄件完整性檢測、打鋼號。若檢測有異常，則系統(tǒng)報(bào)警通知人工處理，不再進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

低壓鑄造智能化生產(chǎn)系統(tǒng)

4. 實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)

以前的鑄造企業(yè)一般以車間作為規(guī)劃，如熔煉車間、鑄造車間、機(jī)加工車間及涂裝車間等，各車間之間用叉車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。這種模式對于自動(dòng)化生產(chǎn)其實(shí)是不合適的，因此自動(dòng)化生產(chǎn)線的模式受到越來越多企業(yè)的歡迎，即機(jī)器人從鑄造設(shè)備上取件后，直接進(jìn)入震砂、鑄件清理專機(jī)或單元中，減免了過程轉(zhuǎn)運(yùn)的人工、空間和時(shí)間成本。這對于批量生產(chǎn)的鑄件是非常合適的，可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量穩(wěn)定、效率高的目的。

要實(shí)現(xiàn)全部的智能化，標(biāo)準(zhǔn)化是前提，也是目前鑄造企業(yè)需要轉(zhuǎn)變理念而重點(diǎn)去面對、解決的基礎(chǔ)工作，而不是將智能化完全等同于人類的智慧去應(yīng)對各種問題。

主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）提高并穩(wěn)定鑄造工藝，盡可能地避免澆口堵塞，提高效率。

（2）通過采取鑄造工藝和模具保養(yǎng)等措施，確保鑄件能順利脫模，并盡可能獲得小的飛邊。

（3）模具定時(shí)維護(hù)保養(yǎng)，確保模具長時(shí)間使用后鑄件一致性較好。

（4）輔料如過濾網(wǎng)、砂芯等一致性要好。

5. 結(jié)語

鑄造行業(yè)智能化、自動(dòng)化之路任重道遠(yuǎn)，作為智能化裝備及系統(tǒng)集成商，則要考慮如何應(yīng)對各種各樣的企業(yè)狀況。如想要從千變?nèi)f化中總結(jié)出規(guī)律，需從提高機(jī)器人及工裝夾具的自適應(yīng)性、集成系統(tǒng)的智能預(yù)警和判斷、總控系統(tǒng)的功能完善和數(shù)據(jù)分析方面深入研究，不斷提升智能化的程度，給企業(yè)管理者提供決策依據(jù)。