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　　「機(jī)器人」工業(yè)機(jī)器人在鑄成智能化制造線中的應(yīng)用領(lǐng)域

　　國(guó)際金屬加工網(wǎng)

　　先進(jìn)制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國(guó)機(jī)器人行業(yè)眾所周知研討會(huì)

　　在這一背景下，機(jī)器人在鑄成方面的應(yīng)用領(lǐng)域獲得快速發(fā)展，在鑄成各成品的智能化制造中獲得推展應(yīng)用領(lǐng)域。

　　下面給大家先看一個(gè)鑄成智能化的眾所周知案例。

　　在地面建立環(huán)形線，線上放置兩臺(tái)重力鑄成機(jī)，線外設(shè)置選礦爐，并依靠工業(yè)機(jī)器人上下料，鑄成機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備，統(tǒng)一與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)通訊和數(shù)字化控制。機(jī)器人不僅負(fù)責(zé)搬運(yùn)模具，還展開(kāi)外觀檢驗(yàn)，并輸送到去毛刺和機(jī)加工模塊。

這條布魯斯曼（KSM）集團(tuán)建立的鑄成智能化系統(tǒng)，既減小制造馬瑟布縣，又降低勞動(dòng)強(qiáng)度，還消除了不安全不利因素，極大的提高制造組織管理效率，降低制造成本。有趣的是，布魯斯曼原是德國(guó)老牌鑄成民營(yíng)企業(yè)，2011年被中信Losne全資拿下。

　　工業(yè)機(jī)器人在鑄成成品中的應(yīng)用領(lǐng)域

　　工業(yè)機(jī)器人在鑄成制造的制芯、造型、選礦、澆鑄及清理成品均有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　1.制芯成品

　　制芯成品是鑄成工藝中較繁雜的成品，人為負(fù)面影響不利因素最多，像發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、克卡尼砂芯，砂芯種類雜、流程多，工藝繁雜，與此同時(shí)砂芯總重量重，組芯要求精度高，這些特點(diǎn)就決定了傳統(tǒng)的人工操作方式全然滿足不了高組織管理效率、高產(chǎn)品質(zhì)量的制造過(guò)程，這就促使機(jī)器人在該成品快速的發(fā)展應(yīng)用領(lǐng)域。

以所制造的克卡尼為例，其一般而言芯組總重量達(dá)150kg，砂芯數(shù)量共約十幾種，其成品包括單機(jī)制芯、取芯、修芯、組芯、托架、浸涂及合芯等，工藝流程復(fù)雜，與此同時(shí)砂芯之間的相互配合精度要求高，制造鼓點(diǎn)快。要想與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)整座制芯成品的智能化制造就要“化整為零”，將整座制芯線分為數(shù)個(gè)制芯模塊，先與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)一般而言模塊的智能化制造，然后透過(guò)“橋梁”將所有的模塊協(xié)同，從而與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)其智能化制芯流程。

　　每個(gè)制芯模塊與此同時(shí)也包括數(shù)個(gè)流程：鉆孔、修芯、組芯以及托架（工藝流程蟹蛛科花1），透過(guò)數(shù)個(gè)機(jī)器人（模塊機(jī)器人蟹蛛科花2）協(xié)調(diào)同步順利完成所有組織工作流程內(nèi)容，在機(jī)器人高精度的運(yùn)行下，將各流程協(xié)同，保質(zhì)保量地展開(kāi)半自動(dòng)制造。

一般而言模塊順利完成組織工作后形成數(shù)個(gè)砂芯的組合，相互配合軌道的輸送，其它模塊機(jī)器人的協(xié)同，逐步形成完備的芯組，整座流程又與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)“由零化整”的過(guò)程。完備的芯組透過(guò)機(jī)器人半自動(dòng)地展開(kāi)整體的托架（蟹蛛科花3）、吹掃浸涂（蟹蛛科花4）、組芯（蟹蛛科花5）操作方式，最終順利完成整座芯組的智能化制造。

　　2.造型成品

　　公司造型成品采用HWS水平造型線，整體智能化水平高，但由于先期的設(shè)計(jì)策畫未涉及到機(jī)器人的使用，所以在制造組織管理效率大幅提高的形勢(shì)下，負(fù)面影響制造組織管理效率和產(chǎn)品產(chǎn)品質(zhì)量的維米縣愈加突出顯現(xiàn)。針對(duì)于此，排查困局成品并展開(kāi)分析，逐一升級(jí)換代改建。

　　目前正在展開(kāi)扎氣眼機(jī)器人的升級(jí)換代改建組織工作（蟹蛛科花6）。

扎氣眼成品在很多鑄成民營(yíng)企業(yè)中不被重視，然而在制造中，隨著制造組織管理效率的大幅提高，每箱共約17處的扎氣眼組織工作嚴(yán)重負(fù)面影響制造組織管理效率的提升，且充斥著工人操作方式一致性差，不夠規(guī)范，扎氣眼邊線不精確，出現(xiàn)漏扎、錯(cuò)扎等情況，工藝執(zhí)行產(chǎn)品質(zhì)量差，導(dǎo)致模具氣針附近邊線仿冒品缺陷多。

　　透過(guò)機(jī)器人的使用，可以大幅提高組織工作組織管理效率，并且扎完氣眼后相互配合以吹氣操作方式，將氣針內(nèi)部的浮砂吹凈，組織工作產(chǎn)品質(zhì)量獲得保障且全然杜絕了人為不利因素的干擾。

　　除此之外，隨著制造組織管理效率的顯著提高，砂箱照相落砂后模具的流轉(zhuǎn)跟不上整座造型成品的鼓點(diǎn)，有鑒于此對(duì)工位展開(kāi)升級(jí)換代改建。受模具總重量重、組織工作自然環(huán)境高溫、灰塵、煙氣及照相后模具邊線不固定等不利因素的負(fù)面影響，不論是新興的機(jī)器人視覺(jué)功能定位還是其它方式的功能定位方式均不能準(zhǔn)確地將模具抓取。

有鑒于此，在原有一臺(tái)模具夾取機(jī)械手（蟹蛛科花7）的前提下再次新增機(jī)械手，透過(guò)人的主動(dòng)控制原則，操作方式使機(jī)械手模擬人手和臂展動(dòng)作，替代繁重、自然環(huán)境惡劣的組織工作，與此同時(shí)還可以根據(jù)需要選擇是否在機(jī)械手夾具上安裝氣錘裝置來(lái)替代砸澆冒口的操作方式，從而與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)模具的流暢轉(zhuǎn)運(yùn)。

　　整座流程雖然不能像機(jī)器人那樣的智能化操作方式，但是透過(guò)機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域，可以大大減輕組織工作強(qiáng)度，提高組織工作組織管理效率。

　　在改建升級(jí)換代的與此同時(shí)，我們不斷摸索，對(duì)造型的其它困局成品展開(kāi)了機(jī)器人智能化升級(jí)換代的策畫，已經(jīng)順利完成造型機(jī)器人噴涂及造型機(jī)器人下芯的可行性分析，后期根據(jù)需要展開(kāi)改建升級(jí)換代。

　　3. 選礦、澆鑄成品

　　選礦成品相對(duì)于其它成品來(lái)說(shuō)，其自然環(huán)境充斥著高溫、振動(dòng)、磁擾、灰塵等不利因素，不論對(duì)于操還是對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，組織工作自然環(huán)境相對(duì)惡劣，這也給機(jī)器人的推展帶來(lái)了困難。機(jī)器人在選礦成品未獲得大量推展，僅有部分民營(yíng)企業(yè)將其應(yīng)用領(lǐng)域于一些輔助的檢驗(yàn)成品，機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有全然發(fā)揮出來(lái)。

相對(duì)于選礦成品，機(jī)器人在模具總重量輕、智能化水平高的鑄鋁澆鑄制造線獲得大量應(yīng)用領(lǐng)域。相互配合智能化水平高的造型線，機(jī)器人透過(guò)編程控制，準(zhǔn)確功能定位澆鑄邊線，調(diào)節(jié)湯勺與澆口的角度距離，與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)最佳澆鑄，智能化水平高，人為干預(yù)不利因素少，澆鑄產(chǎn)品質(zhì)量好，安全可靠。

　　區(qū)別于鑄鋁澆鑄線，在模具產(chǎn)品質(zhì)量重、溫度相對(duì)較高的鑄鐵制造線上，民營(yíng)企業(yè)多選用自動(dòng)澆鑄機(jī)來(lái)與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆鑄。自動(dòng)澆鑄機(jī)從某種意義上說(shuō)與機(jī)器人相同，四軸控制，透過(guò)程序編程，定時(shí)定量，與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)人半自動(dòng)平穩(wěn)澆鑄，另外還輔助以其它的檢驗(yàn)設(shè)備，保證了澆鑄及產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量。

　　4.清理成品

模具清理在眾多民營(yíng)企業(yè)中是投資最少、智能化程度最低的成品，多為粗放式人工清理。清理過(guò)程中產(chǎn)生大量的灰塵、鐵屑，充斥著擺攤式的清理方式，使物流周轉(zhuǎn)受阻，制造組織管理效率極低。

　　缸體模具在清理過(guò)程中面臨同樣的問(wèn)題，人員流動(dòng)大、清理產(chǎn)品質(zhì)量差、組織管理效率低、損傷磕碰比例高、管理難度大。針對(duì)這些問(wèn)題，對(duì)模具清理布局及設(shè)備展開(kāi)了改建升級(jí)換代，透過(guò)合理安排清理流程，相互配合半自動(dòng)機(jī)器人打磨設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域，順利完成了清理流水線的智能化升級(jí)換代。

　　模具經(jīng)數(shù)個(gè)工位機(jī)床磨削，相互配合機(jī)器人的抓取周轉(zhuǎn)，與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)模具半自動(dòng)無(wú)死角的清理過(guò)程，清理完畢后，直接輸送至精拋工位，整座清理流程順暢，制造組織管理效率高，人工負(fù)面影響不利因素小。目前整座智能化升級(jí)換代改建已經(jīng)進(jìn)入設(shè)備安裝調(diào)試階段，相信在不久的將來(lái)，整座缸體的清理的制造組織管理效率、產(chǎn)品質(zhì)量提升以及現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)自然環(huán)境等都會(huì)有質(zhì)的飛躍。

噴漆也是模具清理的關(guān)鍵成品。噴漆過(guò)程中產(chǎn)生大量的漆霧、刺激性氣體，操作方式工的組織工作自然環(huán)境極差，制造組織管理效率低，并且噴漆的一致性差，模具表面往往存在覆蓋不嚴(yán)、流痕、漆豆等缺陷，并且噴漆區(qū)域難以控制準(zhǔn)確?！俺杀尽薄ⅰ敖M織管理效率”、“環(huán)保”等不利因素促使其設(shè)備升級(jí)換代改建，越來(lái)越多的民營(yíng)企業(yè)將機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域于噴漆，與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)其智能化控制及操作方式。

　　機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域注意事項(xiàng)

　　1.機(jī)器人選用

　　工業(yè)機(jī)器人是繁雜的一個(gè)整體系統(tǒng)，包括機(jī)械手、控制系統(tǒng)、編程器及其它的軟件和附件。在使用之前要根據(jù)民營(yíng)企業(yè)的實(shí)際制造要求展開(kāi)選擇，選用適合自己制造線的產(chǎn)品。選用的原則包括性價(jià)比、自然環(huán)境條件、技術(shù)參數(shù)（負(fù)荷、軸數(shù)、組織工作范圍、防護(hù)級(jí)別）、服務(wù)等。只有選用適合的，才能充分發(fā)揮機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，以最小的成本創(chuàng)造最大的價(jià)值。

2. 機(jī)器人使用成本的控制

　　與傳統(tǒng)制造不同，智能化的流水線一旦某一單機(jī)出現(xiàn)故障會(huì)直接導(dǎo)致整條制造線停線，制約制造的連續(xù)性。在這一要求下，機(jī)器人必須穩(wěn)定性高，連續(xù)性制造好，與此同時(shí)也要求我們必須“會(huì)使用”，而且要“使用好”。

　　傳統(tǒng)的制造模式，制造組織管理效率及組織工作產(chǎn)品質(zhì)量依靠工人的熟練程度及經(jīng)驗(yàn)，而機(jī)器人化的自動(dòng)線依靠操作方式工的技能素養(yǎng)，技術(shù)人員儲(chǔ)備及設(shè)備的維保。技術(shù)及設(shè)備操作方式維保人員的儲(chǔ)備直接關(guān)系到機(jī)器人的使用成本，民營(yíng)企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身產(chǎn)品現(xiàn)狀，工藝繁雜程度、機(jī)器人的數(shù)量合理儲(chǔ)備人員。與此同時(shí)提高人員的技術(shù)專業(yè)技能水平，合理定期對(duì)機(jī)器人維護(hù)保養(yǎng)，使其維持在良好的組織工作狀態(tài)，減少故障停機(jī)率及維修費(fèi)，為民營(yíng)企業(yè)創(chuàng)造出高的價(jià)值。

3. 合理的機(jī)器人工裝夾具

　　機(jī)器人好比我們的“大腦”，而夾具就像我們的“雙手”，因此工裝夾具的設(shè)計(jì)選用顯得尤為重要，只有選擇合適的夾具，相互配合以流暢的編程動(dòng)作，才能充分發(fā)揮機(jī)器人的作用。

　　夾具的設(shè)計(jì)選用需要充分考慮到夾具總重量、功能、功能定位等，這些不利因素中夾具的功能定位點(diǎn)是機(jī)器人精準(zhǔn)運(yùn)行的基礎(chǔ)，如果每次夾具的夾取功能定位存在偏差，會(huì)導(dǎo)致所有的智能化操作方式功虧一簣，適得其反。相反，如果夾具的功能定位點(diǎn)準(zhǔn)確，適配相應(yīng)功能，會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。

　　結(jié)語(yǔ)

機(jī)器人在鑄成智能化制造中獲得了廣泛應(yīng)用領(lǐng)域，但是與真正的智能化制造線還存在一定的差距。這就要求我們不拘于現(xiàn)狀，在智能化的道路上不斷摸索，權(quán)衡機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域成本，將機(jī)器人在鑄成智能化制造線中全面推展，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，提高民營(yíng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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