低壓鑄造智能化生產探究

■ 章旭霞

1. 概述

近十多年，國內鑄造領域采用工業(yè)機器人取代人工作業(yè)取得了飛速發(fā)展，技術上越來越穩(wěn)定、細化、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)機器人在鑄造領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）高勞動強度工位 主要體現(xiàn)在產品重或頻率快，如機加工上下料工位；工序間產品轉運、人工掛件等。

（4）動作單一的重復性工位 如鑄件打磨清理工位，另伴有噪聲、粉塵污染等。

2. 機器人在低壓鑄造中的應用

低壓鑄造機本身具有較高的自動化，設備運行、鑄件取出等全過程能自動實現(xiàn)，尤其是后期發(fā)展配上了取件機械手，進一步解決了鑄件離開設備后進入流水線的高溫、高強度的轉運。人工作業(yè)主要為檢查料口是否堵塞、放過濾網、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)的自動化提升關注度明顯要低很多。

但是隨著智能制造的提升，以及智能裝備逐步應用后，企業(yè)更加理性，需求明確，從“機器換人”的單一目標走向綜合性考慮，更多地考慮人在智能化項目中的作用，除此之外的用機器人取代人后將獲得什么樣的效益，如人為因素會造成對質量、效率的影響，則更有必要用自動化來取代。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、檢測并清理澆口、鑄件轉移、鑄件完整性查看及異常情況關注等。針對每個動作，我們進行了深入探究，最終研發(fā)出用單個機器人來完成全部工作，實現(xiàn)投資的最大回報，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系統(tǒng)。

3. 智能化生產系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

在智能化生產系統(tǒng)中，每個環(huán)節(jié)都有需要攻克的技術難點。

用機器人實現(xiàn)了以下功能：

（1）機器人檢測并清理澆口 機器人能將放置好的過濾網精準抓取，待低壓機開模后，自動進入機臺內對模腔進行清理。再檢測澆口是否堵塞，若有堵塞則采用專門的機構進行清理，然后將過濾網放置到澆口內，放置時使用一定的推力將過濾網卡在澆口里。

整個運行過程，也有過濾網放置是否到位的檢測，防止漏放而影響鑄件質量。

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

（2）機器人自動取放砂芯機器人能將放置好的砂芯（來料儲備）有序、精準地放入模具內，并確保整個過程砂芯不掉落、不偏移、無損傷，并對此有檢測，一旦檢測到異常則報警，不允許下一步作業(yè)，這對夾具設計有較高的要求，尤其是放置時，需實現(xiàn)放置到位又不壓破砂芯。

（3）機器人取件 鑄造完成后，低壓鑄造機動模會將鑄件帶到頂出位置，此時機器人會跟隨頂出動作將鑄件夾住，再取出機臺位置。此過程的重點是機器人能與低壓鑄造機實現(xiàn)動作的同步、跟隨，才能確保精準地取下鑄件，為后續(xù)的工序提供定位。

同時，結合鑄件的特性，夾具應有特殊設計考慮，確保鑄件落入夾具后不會有損傷、變形。

（4）在鑄件取出后的路徑中，加入三維視覺、打標機，可自動進行鑄件完整性檢測、打鋼號。若檢測有異常，則系統(tǒng)報警通知人工處理，不再進行下一個循環(huán)。

低壓鑄造智能化生產系統(tǒng)

4. 實現(xiàn)智能化的基礎

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、機加工車間及涂裝車間等，各車間之間用叉車進行轉運。這種模式對于自動化生產其實是不合適的，因此自動化生產線的模式受到越來越多企業(yè)的歡迎，即機器人從鑄造設備上取件后，直接進入震砂、鑄件清理專機或單元中，減免了過程轉運的人工、空間和時間成本。這對于批量生產的鑄件是非常合適的，可實現(xiàn)質量穩(wěn)定、效率高的目的。

要實現(xiàn)全部的智能化，標準化是前提，也是目前鑄造企業(yè)需要轉變理念而重點去面對、解決的基礎工作，而不是將智能化完全等同于人類的智慧去應對各種問題。

主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（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）模具定時維護保養(yǎng)，確保模具長時間使用后鑄件一致性較好。

（4）輔料如過濾網、砂芯等一致性要好。

5. 結語

鑄造行業(yè)智能化、自動化之路任重道遠，作為智能化裝備及系統(tǒng)集成商，則要考慮如何應對各種各樣的企業(yè)狀況。如想要從千變萬化中總結出規(guī)律，需從提高機器人及工裝夾具的自適應性、集成系統(tǒng)的智能預警和判斷、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)。