自動化生產是壓鑄發展的必由之路

據文獻記載，最早的壓鑄生產自動化雛形出現于20世紀60年代，美國的Allen Stevens壓鑄廠家將機器人應用到了壓鑄作業中。隨后的十余年間，壓鑄生產廠家對自動化壓鑄機的需求日益增多，發達國家的壓鑄界紛紛加快了采用自動化壓鑄機的步伐。

由于我國的壓鑄業起步晚、起點低，壓鑄生產基本處于完全的手工操作狀態，經過近些年的發展，隨著我國人口紅利的逐步消失，勞動力短缺問題已經成為制約經濟發展的一個主要問題，加之壓鑄勞動強度大、高溫、高噪聲、高污染等不利因素，如何解決人的問題，成了困擾各個企業的頭等大事。

目前，壓鑄產品利潤進入微利時代，企業為了生存發展，必須在提高產品質量，降低生產成本，以及保質保量地保障主機廠的供貨上下功夫。同時，對于壓鑄行業來說，鑄件品質的穩定性直接決定著其市場地位，向高端壓鑄鑄件產品方向發展也是大勢所趨，這就必然對鑄件質量的穩定性提出更高的要求。

完全手工操作的壓鑄生產，對于操作工的技術水平要求較高，操作者的個人技能決定了所生產出鑄件的質量優劣，甚至一個技能優良的壓鑄工，因心情、環境、氣候、身體等原因，生產出整批的不合格品，而只有壓鑄生產采用自動化，才能從根本上解決這些問題。

鑒于此，采用自動化的設備完成壓鑄工序，成了一個必然的趨勢，在保證鑄件質量的穩定性同時，還可緩解勞動力市場嚴重短缺的矛盾。

1.自動化壓鑄設備的特點及生產實現方式

自動化壓鑄設備本身是一些能迅速接收指令并做出反應，且與指令系統的各組成機構保持著聯系的機器，它能采用復雜的控制程序來完成鑄件生產的全部工序，具有以下特點：

（1）提高壓鑄工藝的穩定性。

（2）鑄件生產效率可大幅提高。

（3）對操作人員的技能需求降低。

（4）操作人員勞動強度將極大改善。

（5）鑄件品質不再依靠操作者技能來保證，鑄件質量穩定、可靠。

要實現壓鑄的自動化，首先要闡述兩個基本感念：機械手和機器人。專業人士認為，這兩個概念沒有明確的區別，比較含糊，主要可以從關節的數量上來做一個簡單的界定，4軸以下因為結構和控制比較簡單，可以稱為工業機械手；4軸以上，結構和控制比較復雜，可以稱為工業機器人。

本文將壓鑄生產中經常使用的給湯機、噴霧機、取件機及取件噴霧一體機等自動化設備稱為機械手；對那些結構復雜、關節數量4軸以上，工作范圍大，定位精度高，通用性強，經過更改不同控制程序可以完成各種復雜動作的自動化設備，稱為機器人。圖1為一種常用的工業機器人。

在壓鑄生產的自動化實現過程中，主要有三種實現方式：一是采用“三手”（給湯機、噴霧機、取件機）；二是采用機器人；三是機器手與機器人的混合搭配。

2.自動注湯裝置的選擇

壓鑄機分為冷室機和熱室機兩種，只有冷室壓鑄機需要合金液注湯裝置。合金液的注湯方式一般有人工舀料、給湯機注湯、定量爐注湯等三種。在實際生產中，定量爐注湯方式爐子成本太高，大多數應用于鎂合金的壓鑄生產。

鋁合金液注湯方式簡單，一般的機械手就能滿足正常的使用要求，大多數的壓鑄機上采用了這種注湯方式，常見的五連桿給湯機如圖2所示。這種給湯機運行平穩，汲湯量準確，運行速度快。

由于機器人價格昂貴（可達給湯機的5倍以上）、后期維護成本大，與給湯機相比，使用過程中沒有太大的優勢，一般不選用機器人供料。

3.自動噴涂裝置的選擇

壓鑄模具的自動噴涂裝置一般有噴霧機噴涂（見圖3）、機器人噴涂（見圖4）兩種方式。

機器人噴涂動作靈活，能夠完全模擬人工噴涂，特別是對于模具深腔部位也毫無問題，同噴霧機相比，這種噴涂方式可以節約大量的涂料和較少的噴嘴投入費用，但是，需要與模具結構做相應的配合，機器人早期投入費用較高，一般相當于噴霧機投入的5倍以上。

噴霧機一般采用兩軸伺服系統，機械結構堅固耐用；噴頭普遍采用柔性組合的噴頭，可以根據模具形狀進行任意組合，且步驟較少，但容易造成涂料浪費，噴頭成本高，模溫均勻性差，有時存在仍需人工進行補噴的現象。

壓鑄廠家根據自身的產品特點以及工廠的發展規劃，對于結構簡單，質量要求一般的產品，可選擇物美價廉的噴霧機，進行模具噴涂；對于那些鑄件質量要求高，產品附加值大，自身資金雄厚的公司，可以選擇機器人進行噴涂，其噴涂效果完全可以達到一個優秀壓鑄工噴涂效果，且重復噴涂的一致性是人工噴涂所不能比擬的。

4.自動取件裝置的選擇

圖1 工業機器人

圖2 給湯機

圖3 噴霧機

圖4 噴涂機器人

自動取件裝置的選擇是壓鑄自動化當中比較重要的一個環節，選擇使用取件機器人（見圖5）或取件機（見圖6）涉及的因素比較多，取件機主要具有以下特點：

（1）從模具中取出鑄件的動作準確，運動速度快。

（2）通過檢測裝置確認鑄件從模具中取出，保證下模次合模的安全性。

（3）能將鑄件放在傳送帶上。

（4）對模具設計有較高的要求，特別是某些部位斜導柱的使用會影響到取件機的正常工作。

（5）不能實現鑲件的自動安裝。

（6）對操作人員的技能要求低，使用調整方便。

（7）整機價格低廉，維修方便，附件少，價值低。

采用機器人取件，主要特點有：

圖5 取件機

圖6 取件機器人

（1）重復定位精度高，循環時間短。

（2）系統柔性大，通過配備不同的操作工具，實現與其他設備的聯動，可實現一機多用，如完成取件、檢驗、不合格品標識、冷卻、去澆口、去渣包、去毛刺、碼放及運轉等動作。

（3）靈活性高，能夠實現鑲件的自動安裝。

（4）完全代替人工完成程序設定好的動作。

（5）對操作人員的技能要求高，使用時調整不便。

（6）整機價格昂貴（可達取件機的5倍以上），維修需要專業知識和技能，實現多個動作時，所需附件價格較高。

壓鑄企業可以根據產品特點，對于中小型壓鑄設備，主要用于生產不帶鑲件的產品時，可以考慮選擇物美價廉的取件機來實現壓鑄生產的自動化；對于產品質量要求高，需要安裝鑲件，以及自動化程度高的生產線來說，在完成壓鑄工作后，還要進行去澆口、毛刺等工作時，當然選用機器人是最好的方案。

在實現取件自動化時，不論用取件機還是機器人取件，在取件后都存在一個鑄件檢驗的過程，取件機僅能檢驗到鑄件是否取了出來，機器人可以通過檢驗設備進行更細致的檢驗，但對于鑄件局部殘留在模具里的這些問題，還需要配備更加精密的在線檢測設備來完成，否則極易造成批量廢品的產生。

5.自動化設備選擇原則

壓鑄企業在進行壓鑄自動化設備的選擇時，需要遵循“以最小的代價取得最好的效果”這一原則，才能有利于促進企業的技術進步，確保改造后能夠消化、吸收、推廣。最后，特別需要注意的是：壓鑄生產采用自動化時，壓鑄模具的設計、制造和使用中的維護保養也要進行必要的改善與提高，模具的可靠性對自動化的順利實現起著不可忽視的作用。20140706