淺談壓力鑄造的全自動(dòng)化生產(chǎn)

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1 傳統(tǒng)壓力鑄造生產(chǎn)流程

壓力鑄造（壓鑄）是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。

傳統(tǒng)壓鑄生產(chǎn)中，操作人員把原材料加入到壓鑄機(jī)中，壓鑄機(jī)融化后壓鑄成產(chǎn)品，人工再從壓鑄機(jī)取出產(chǎn)品，放入料框；切邊機(jī)操作人員從壓鑄工序取料框，人工從料框中拿取產(chǎn)品放到切邊機(jī)進(jìn)行切邊，再從切邊機(jī)取出產(chǎn)品，放入料框；加工機(jī)床操作人員從切邊工序取料框，人工從料框中拿取產(chǎn)品放到加工機(jī)床進(jìn)行加工。

傳統(tǒng)壓力鑄造涉及到的設(shè)備只有壓鑄機(jī)、切邊機(jī)、加工機(jī)床三種，其中壓鑄機(jī)的加料、取件，切邊機(jī)的上件、下件，加工機(jī)床的上件、下件，都是依靠人來完成，首先其危險(xiǎn)性高，壓力鑄造涉及到金屬熔化和高速壓射成形過程，周邊有操作人員，容易造成安全事故；其次是勞動(dòng)強(qiáng)度大，員工在高溫、高噪音環(huán)境中工作，使得工作崗位的從業(yè)愿望差；第三是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，各個(gè)工序都是由人工操作來完成，沒有連鎖及控制，造成各批次產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；第四是效率低，壓鑄機(jī)本身節(jié)拍非?？欤捎谌斯と〖簧蠅鸿T節(jié)拍，造成效率低下。

2 壓力鑄造的全自動(dòng)生產(chǎn)

本文介紹的全自動(dòng)化生產(chǎn)線主要是為了克服傳統(tǒng)生產(chǎn)線中危險(xiǎn)性大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低的問題。壓力鑄造的全自動(dòng)化生產(chǎn)流程如圖1，包括料框、機(jī)械手1、壓鑄機(jī)、機(jī)械手2、冷卻臺(tái)、機(jī)械手3、切邊機(jī)、機(jī)械手4、中轉(zhuǎn)倉、機(jī)械手5、加工中心1、機(jī)械手6、加工中心2、成品倉等部分，能夠?qū)崿F(xiàn)壓力鑄造的全流程自動(dòng)化生產(chǎn)，原先需要3～4個(gè)人的工作，現(xiàn)在只需要1 個(gè)人即可完成。

料框用于存儲(chǔ)原材料；機(jī)械手1 是把料框中的原材料或者切邊機(jī)切下的水口披縫加入到壓鑄機(jī)的熔化爐中；壓鑄機(jī)是把原材料熔化后壓鑄成零件；機(jī)械手2 是把壓鑄機(jī)上的零件取下來放到冷卻臺(tái)；冷卻臺(tái)是冷卻壓鑄機(jī)出來的零件；機(jī)械手3 是把冷卻好的零件放到切邊機(jī)上；切邊機(jī)是沖切零件的澆道冒口；機(jī)械手4 是把切邊機(jī)上的零件取下來放到中轉(zhuǎn)倉或者給機(jī)械手5；中轉(zhuǎn)倉是緩存切邊后加工前的半成品零件；機(jī)械手5 是從機(jī)械手4 或者中轉(zhuǎn)倉拿取待加工零件送給加工中心1 或者機(jī)械手6，再從加工中心1 拿取一次加工完的零件送給機(jī)械手6；加工中心1 是對(duì)零件進(jìn)行一次加工；機(jī)械手6 是從機(jī)械手5 中拿取代加工零件或者一次加工完的零件，放到加工中心2 或者成品倉，再從加工中心2 拿取一次加工完或者二次加工完的零件放到成品倉；加工中心2 是對(duì)零件進(jìn)行一次加工或者二次加工；成品倉是存儲(chǔ)成品零件。

壓力鑄造的全自動(dòng)化生產(chǎn)流程是：加料→壓鑄→冷卻→切邊→緩存→加工→存儲(chǔ)。

2.1 系統(tǒng)的工作流程

當(dāng)零件只需要一次加工時(shí)：機(jī)械手1 把料框中的原材料或者切邊機(jī)切下的水口披縫加入到壓鑄機(jī)的熔爐中，壓鑄機(jī)把原材料熔化后壓鑄成零件，機(jī)械手2 把壓鑄機(jī)上的零件取下來放到冷卻臺(tái)，冷卻后由機(jī)械手3 把零件放到切邊機(jī)上，沖切澆道冒口，機(jī)械手4 把切邊機(jī)上的零件取上，當(dāng)機(jī)械手5的取件工位沒有零件時(shí)，則機(jī)械手4 把零件放入機(jī)械手5 的取件工位，當(dāng)機(jī)械手5 的取件工位有零件時(shí)，則機(jī)械手4 把零件放入中轉(zhuǎn)倉，機(jī)械手5 優(yōu)先從取件工位取件，當(dāng)取件工位沒有零件時(shí)，則從中轉(zhuǎn)倉取件，放入加工中心1，加工中心1 加工的同時(shí)，機(jī)械手5 再從取件工位或者中轉(zhuǎn)倉取件放入機(jī)械手6 的取件工位，機(jī)械手6 取件后放入加工中心2，加工中心1 加工完的零件由機(jī)械手5 抓取后放入機(jī)械手6 的取件工位，機(jī)械手6 抓取后放入成平倉，加工中心2 加工完的零件由機(jī)械手6 抓取后放入成平倉。

當(dāng)零件需要二次加工時(shí)：前序流程與一次加工的流程一致，直到機(jī)械手5 從取件工位或者中轉(zhuǎn)倉取件放到加工中心1 后，等加工中心1 一次加工完成，機(jī)械手5 從加工中心1 取件，翻轉(zhuǎn)后放入機(jī)械手6 的取件工位，機(jī)械手6 取件后放入加工中心2，加工中心2 二次加工完的零件由機(jī)械手6 抓取后放入成平倉。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

1）當(dāng)壓鑄機(jī)的金屬液位下降到下限位時(shí)，缺料信號(hào)觸發(fā)，當(dāng)水口披縫計(jì)數(shù)器觸發(fā)加料信號(hào)時(shí)，機(jī)械手1 優(yōu)先抓取切邊工序的水口披縫料框給壓鑄機(jī)加料，當(dāng)水口披縫計(jì)數(shù)器沒有觸發(fā)加料信號(hào)時(shí)，機(jī)械手1 抓取原材料送給壓鑄機(jī)，原材料加料時(shí)必須逐步加料，不可一次把整塊原材料都放入熔煉爐，因?yàn)閴鸿T工序?qū)饘僖旱臏囟扔袊?yán)格控制，整塊原材料一次加入會(huì)導(dǎo)致金屬液溫度過低，觸發(fā)報(bào)警，壓鑄機(jī)會(huì)停機(jī)等待金屬液溫度上升，從而影響生產(chǎn)效率；

圖1 壓力鑄造全自動(dòng)化生產(chǎn)

2）機(jī)械手1 抓取原材料時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)數(shù)，當(dāng)原材料數(shù)量為零時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，人工移走料框進(jìn)行加料，加料完成后人工把料框放到原來位置，并按下加料完成按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)清零原材料計(jì)數(shù)器，重新抓取并計(jì)數(shù)，原材料規(guī)格必須統(tǒng)一，因?yàn)闄C(jī)械手1的夾具是固定的，原材料在料框中的放置位置和料框相對(duì)于機(jī)械手1 的位置必須準(zhǔn)確定位，因?yàn)闄C(jī)械手1 是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的坐標(biāo)固定的抓取原材料；

3）機(jī)械手2 從壓鑄機(jī)抓取零件時(shí)夾取的是水口，因?yàn)椴煌慵乃谛螤疃际且粯拥?，以便機(jī)械手2 的夾具能固定；

4）冷卻臺(tái)的作用是為了把壓鑄后的零件冷卻到常溫再進(jìn)行切邊，因?yàn)榍羞厵C(jī)模具精度較高，高溫下零件處于膨脹狀態(tài)，尺寸超差，容易把模具損壞，必須把零件冷卻到常溫，才能進(jìn)行切邊，冷卻臺(tái)放件的工位是多層旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，能夠精確定位，以便機(jī)械手2 放下后機(jī)械手3 能順利抓取，冷卻系統(tǒng)采用的風(fēng)冷；

5）機(jī)械手3 的夾具和機(jī)械手2 的夾具相同，也是夾取零件的水口，以便機(jī)械手3 的夾具也能固定；

6）切邊機(jī)沖切水口披縫的同時(shí)會(huì)進(jìn)行計(jì)數(shù)，水口披縫自動(dòng)下落進(jìn)入料框中存儲(chǔ)，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)定設(shè)置的數(shù)量時(shí)，計(jì)數(shù)器觸發(fā)加料信號(hào)；

7）機(jī)械手4、機(jī)械手5、機(jī)械手6 夾取的都是零件，這三個(gè)機(jī)械手的夾具需要根據(jù)不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)不同夾具，底座上都配置有三個(gè)夾具工位，根據(jù)系統(tǒng)排產(chǎn)順序，人工預(yù)先把要生產(chǎn)的產(chǎn)品夾具放置到夾具工位，由機(jī)械手自動(dòng)更換夾具；

8）中轉(zhuǎn)倉和成品倉是相同設(shè)備，但起的作用不同，中轉(zhuǎn)倉的作用是為了調(diào)節(jié)壓鑄節(jié)拍和加工節(jié)拍不匹配問題，當(dāng)壓鑄節(jié)拍比加工節(jié)拍快，則把一部分產(chǎn)品存入中轉(zhuǎn)倉，當(dāng)壓鑄節(jié)拍比加工節(jié)拍慢，則把一部分中轉(zhuǎn)倉的產(chǎn)品取出加工，成品倉的作用是為了存儲(chǔ)加工后的成品零件；

9）加工中心1 和加工中心2 是相同的設(shè)備，設(shè)置多臺(tái)的主要目的是為了匹配壓鑄機(jī)節(jié)拍，根據(jù)不同零件的復(fù)雜程度，一臺(tái)壓鑄機(jī)可能配置一臺(tái)或者多臺(tái)加工中心。

10）機(jī)械手6 給成品倉放零件的同時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)量時(shí)，滿倉信號(hào)觸發(fā)，人工轉(zhuǎn)移滿料框到其他地方，并放入空料框，按下放框完成按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)清零計(jì)數(shù)器，重新放件并計(jì)數(shù)。

2.3 局限性

此項(xiàng)目從運(yùn)行到現(xiàn)在已經(jīng)有兩年時(shí)間，主要發(fā)現(xiàn)的問題有：

1）壓鑄機(jī)單機(jī)自動(dòng)化：壓鑄機(jī)從原材料熔化到壓鑄的穩(wěn)定性還需要提高；

2）壓鑄與加工節(jié)拍匹配問題：不同產(chǎn)品加工時(shí)間差別較大，平均加工時(shí)間較長，兩臺(tái)加工中心效率無法滿足；

3）產(chǎn)品的切換：項(xiàng)目策劃可以實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品的一鍵切換，目前使用效果還不是太好，需要人工干預(yù)，切換調(diào)試時(shí)間較長。

3 結(jié)論

本文所闡述的全自動(dòng)化生產(chǎn)流程，已經(jīng)經(jīng)過實(shí)際項(xiàng)目的驗(yàn)證，使用效果較好，利用料框、機(jī)械手、冷卻臺(tái)、中轉(zhuǎn)倉、成品倉等與壓鑄機(jī)、切邊機(jī)、加工中心的相互配合，達(dá)到從原材料到成品零件的全自動(dòng)化生產(chǎn)，解決了目前遇到的危險(xiǎn)性大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，質(zhì)量不穩(wěn)定，效率低等問題。