智能消失模生產(chǎn)線的思考及應用

孫黃龍，趙 紅，薛 鵬

（永濟市圣源機械制造有限責任公司，山西運城 044100）

1 對消失模生產(chǎn)線的要求和期望

一條好的消失模生產(chǎn)線應當具有合理的工藝路線、運行穩(wěn)定、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和智能化系統(tǒng)。

1.1 合理的工藝路線

合理的工藝路線要求物流順暢，無縫鏈接。在認真評估需要做的產(chǎn)品的鑄件種類和工藝技術(shù)特點后，確立超出30%的產(chǎn)量來作為任務綱領(lǐng)。確認工藝參數(shù)和技術(shù)路線，要和現(xiàn)場條件有機的符合，無縫鏈接。包括：

1）通暢的模型簇取模路線和方便的放模環(huán)境。從白區(qū)到黑區(qū)造型區(qū)采用懸鏈等方式無縫連接；

2）通暢的取鐵水路線和方便的澆注環(huán)境；

3）自動澆注機、機器人澆鑄的運用；

4）通暢的出工件路線和方便的取模操作環(huán)境。

還包括機器人取件、鱗板輸送、懸鏈輸送、智能轉(zhuǎn)運小車等無縫連接。取件、輸送、轉(zhuǎn)運這三條主線路自主而不能干涉。

合理的工藝路線還要確保安全、節(jié)能、環(huán)保、高效。如：

1）風冷和水冷組合的高效節(jié)能砂冷卻系統(tǒng)。

2）節(jié)能技術(shù)和綜合利用，例如從立式冷卻器取熱到烘房，烘房采用低耗能的空氣源熱泵除濕技術(shù)等。

3）單機到局部以及無組織的粉塵、綜合燃燒尾氣凈化處理和煙氣合理排放、污水的有效凈化處理。如用催化燃燒法，將可燃性氣體在催化劑表面吸附、活化后燃燒，運行經(jīng)濟。

1.2 運行穩(wěn)定

消失模生產(chǎn)線要具有可靠的機械和電氣保障系統(tǒng)，滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)。

1）可靠的機械結(jié)構(gòu)和強度，各節(jié)點的定位、導向確保運行的準確率?？煽柯蔬_到二年的持久度。

2）電氣部分設計要全面而且合理。減少故障點，操作盡量做到一鍵化操作，進一步講要數(shù)字化控制。這是智能化的前提。故障提示率要達到90%以上，可靠率要達到月維修量不超5 h，單次維修時間不能超過1 h.

1.3 關(guān)鍵設備的運用

振動臺是保證鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，多角度數(shù)控振動臺在消失模造型過程中，采用高頻、小振幅控制砂動態(tài)流動方向、力度，在保證模型不變形的前提下，均勻地充填到模型的各個部位，使砂箱內(nèi)型砂獲得較高和較均勻的填充密度。其特征為：

1）激震力和充型角度可通過觸摸屏數(shù)控調(diào)整，無極變速，在造型過程中可獲得最佳振實效果；

2）高頻充型低頻搖實有利于減小模型變形；

3）通過改變充型角控制型砂流動方向有利于復雜型腔充型；

4）震實工藝分段精準控制，并具有記憶功能；

5）可儲存多種產(chǎn)品振實工藝；

6）可實現(xiàn)無人值守，減少人力資源浪費。

1.4 智能化系統(tǒng)

消失模鑄造企業(yè)要通過不斷的自學習和經(jīng)驗總結(jié)形成一套完整的體系，從數(shù)字化向智能化發(fā)展，更加方便快捷。

2 生產(chǎn)線系統(tǒng)控制

消失模生產(chǎn)系統(tǒng)包括5個部分。

2.1 遠程及自學習系統(tǒng)

如圖1所示，自學習系統(tǒng)主要功能是智能化系統(tǒng)，可通過有多層權(quán)限手機或北斗終端，利用網(wǎng)絡對消失摸數(shù)控單元（見圖2），實現(xiàn)遠距離操作，進行指令下達，并收集各個生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，來得到一個經(jīng)驗值或數(shù)學模型，這樣多家運行后，就會成為一位有經(jīng)驗的“老工程師”，通過圖形和實物照片的采集，“小薇”馬上就會形成一個具有很信賴的工藝路線，確認后運行。

圖1 消失模鑄造生產(chǎn)遠程及自學習系統(tǒng)示意圖

2.2 消失模鑄造數(shù)控單元

消失模鑄造數(shù)控單元如圖2所示，該系統(tǒng)的主要功能是利用觸摸屏、PLC、編碼器等實現(xiàn)數(shù)字化控制，可實現(xiàn)一鍵式啟動，主要包括：生產(chǎn)線數(shù)控單元、砂處理數(shù)控單元、電爐理化單元。

圖2 消失模鑄造數(shù)控單元

2.3 消失模鑄造生產(chǎn)線數(shù)控單元

消失模鑄造生產(chǎn)線數(shù)控單元如圖3所示，該控制單元的主要功能是對當日總產(chǎn)量、運行率、產(chǎn)品的毛坯（澆注）成活率、運行時間等進行控制和統(tǒng)計。并能對振實臺進行多角度數(shù)控，包括極度、振動時間、加砂時間、控制力的方向、力度和模式控制。也能對裝運小車進行實時監(jiān)控，能在任意點直接歸位。

2.4 砂處理數(shù)控單元

砂處理數(shù)控單元如圖4所示，該控制單元的主要功能是對砂處理進行多單元化分割和組合，通過各設備運行時間和溫度以及運行的狀況進行智能化綜合評判，靈活節(jié)能，保障整體設備的連續(xù)安全運行，例如強制休息等功能，假如第三區(qū)的斗提機，在連續(xù)運行2 h后，且砂庫中的砂量處于中位以上的話，就會讓第三區(qū)設備強制休息10 min，而后會被自動喚醒。

圖3 生產(chǎn)線數(shù)控單元示意圖

圖4 砂處理數(shù)控單元示意圖

2.5 電爐理化檢驗數(shù)控單元

電爐理化檢驗數(shù)控單元如圖5所示，該控制單元的主要功能是控制和收集爐前和澆注產(chǎn)品材質(zhì)的相關(guān)參數(shù)，通過對關(guān)注的參數(shù)精確控制，如負壓度和保壓、澆注的溫度和孕育時間等，來對鑄件材質(zhì)的監(jiān)控。

3 結(jié)論

數(shù)字化生產(chǎn)線的實踐中，能操控精確、高質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)保。隨著科技的高速發(fā)展，北斗和5G的應用，智能化生產(chǎn)的到來，使消失摸生產(chǎn)更加快捷和容易。