工業(yè)機(jī)器人在鑄造各工部的應(yīng)用

天津一汽夏利汽車(chē)股份有限公司內(nèi)燃機(jī)制造分公司 設(shè)備工程師祁桐

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)迎來(lái)了以汽車(chē)產(chǎn)業(yè)為代表的機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展。隨著市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，各企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)于提高生產(chǎn)效率與精細(xì)化生產(chǎn)的要求與日俱增。與此同時(shí)，人口紅利的逐漸下降，企業(yè)用工成本不斷上漲，此時(shí)工業(yè)機(jī)器人正逐步走進(jìn)公眾的視野。有分析認(rèn)為，人口紅利的持續(xù)消退，給機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了重大的發(fā)展機(jī)遇，在國(guó)家政策支持下，產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)爆發(fā)期。

對(duì)于汽車(chē)制造業(yè)的重要組成部分鑄造行業(yè)來(lái)說(shuō)更是如此，較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境及高強(qiáng)度生產(chǎn)，不斷推高鑄造作業(yè)者的薪資，進(jìn)而提高了企業(yè)成本。再則，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇更迫使企業(yè)注重不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低廢品率。因此，鑄造機(jī)器人就越來(lái)越多地被各大公司引進(jìn)，并應(yīng)用到不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中去。

圖1

圖2

目前，在鑄造工廠中，機(jī)器人已經(jīng)被廣泛用到制芯、造型、清理及熔化等工部中。

1.機(jī)器人在造型工部的應(yīng)用

目前，造型工部中應(yīng)用較為廣泛的是自動(dòng)下芯機(jī)器人（見(jiàn)圖1）。采用機(jī)器人下芯工藝，既節(jié)約了人力成本，更避免了因人工的相對(duì)不精確操作而產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，提高了下芯的精準(zhǔn)度和鑄件的精度，大大降低了加工余量和生產(chǎn)成本。

有的企業(yè)還將工業(yè)機(jī)器人用于扎氣孔工序，比起傳統(tǒng)的針板扎氣孔工藝，具有動(dòng)作穩(wěn)定、鉆孔位置精確、占地面積小、工序位置相對(duì)靈活的特點(diǎn)。對(duì)于影響鑄件品質(zhì)的這一關(guān)鍵工序，機(jī)器人將被更靈活地應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中（見(jiàn)圖2）。

另外，澆注機(jī)器人可以根據(jù)砂型信息快速對(duì)應(yīng)澆注量及澆注速度的變化，并實(shí)現(xiàn)澆口位置的變化，實(shí)現(xiàn)不同砂型、不同澆口位置、不同澆注量、不同澆注速度的分別控制。

2.機(jī)器人在制芯工部的應(yīng)用

對(duì)于舊制芯工藝，該工部操作員工需求大。但隨著用工成本的不斷增加，以及各企業(yè)對(duì)于砂芯質(zhì)量要求的提升，自動(dòng)化程度極高的制芯中心越來(lái)越受到青睞，工業(yè)機(jī)器人被大量地用于制芯工部，且一般被用于取芯、去毛刺、組芯及浸涂料等。

根據(jù)各企業(yè)的制芯工藝情況不同，機(jī)器人的使用方式會(huì)有所區(qū)別，但主要是使用不同的夾具，并配合各種工裝附具，設(shè)定不同的PLC程序來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在制芯工部中的柔性化生產(chǎn)。

制芯車(chē)間重達(dá)幾十公斤的砂芯，如果人工搬抬需要2～3人，而機(jī)器人可以一次抓取3～4個(gè)，從而大幅度提高生產(chǎn)率。對(duì)于特重或有些部位很脆弱的砂芯，如果人工或采用輔助裝置進(jìn)行搬運(yùn)時(shí)，很容易造成脆弱部分的破損，有時(shí)甚至可能產(chǎn)生廢品。由于機(jī)器人具有很高的重復(fù)精度，靈活的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此可保證每次都能夠沿著相同的路徑運(yùn)動(dòng)，完成非常準(zhǔn)確的定位工作。由于每次都能將工件放置在相同的位置，因此能夠大大降低工件在搬運(yùn)過(guò)程中的破損率，降低生產(chǎn)成本（見(jiàn)圖3）。

3.機(jī)器人在清理工部的應(yīng)用

清理工部中機(jī)器人最常用于打磨飛翅、毛邊，可以實(shí)現(xiàn)上下料的自動(dòng)化，完成鑄件搬運(yùn)、裝卸及輸送。

機(jī)器人常帶有力控制功能，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)切削力來(lái)自動(dòng)調(diào)整機(jī)器人的速度，使得機(jī)器人適應(yīng)毛邊、飛翅的大小厚薄做出相應(yīng)的調(diào)整。例如沿工件輪廓去毛邊，沿分模線去飛翅，不僅速度快，也保證了磨削質(zhì)量的穩(wěn)定。還可以通過(guò)刀庫(kù)中的銑削工具調(diào)用，拓展打磨機(jī)器人的用途，實(shí)現(xiàn)各種打磨工藝（見(jiàn)圖4）。

清理工部機(jī)器人還多用于鑄件下活工序，出活后可人工操控機(jī)械手抓取鑄件（見(jiàn)圖5），使其進(jìn)入下一工序。能夠大大提高工作效率，節(jié)約勞動(dòng)力，并改善取件的作業(yè)動(dòng)作穩(wěn)定性，避免因磕碰產(chǎn)生的鑄件外觀缺陷，降低廢品率。

4.機(jī)器人在熔化工部的應(yīng)用

熔化工部是鑄造廠作業(yè)環(huán)境最為惡劣、危險(xiǎn)程度最高的工部。使用機(jī)器人代替人工作業(yè)，會(huì)大大提高生產(chǎn)安全性，節(jié)省人力，降低用工成本。

機(jī)器人通過(guò)更換不同的工裝，實(shí)現(xiàn)不同功能。機(jī)器人臂末端安裝長(zhǎng)柄勺可以進(jìn)行自動(dòng)取樣（見(jiàn)圖6），利用分析儀器自動(dòng)檢測(cè)鐵液成分。

另外，臂末端頭安裝測(cè)溫?zé)犭娕伎偝桑蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)溫。

一直以來(lái)以人工為主、勞動(dòng)力密集的鑄造行業(yè)，機(jī)器人的應(yīng)用將是大勢(shì)所趨。特別是當(dāng)前，鑄件品質(zhì)的穩(wěn)定性直接決定著其市場(chǎng)反響如何，為此鑄造廠在不斷謀求更多地引入自動(dòng)化裝備，削減廢品率，提高生產(chǎn)效率。

圖3

圖4

圖5

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