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　　「機器人」工業機器人在鑄成智能化制造線中的應用領域

　　國際金屬加工網

　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業眾所周知研討會

　　在這一背景下，機器人在鑄成方面的應用領域獲得快速發展，在鑄成各成品的智能化制造中獲得推展應用領域。

　　下面給大家先看一個鑄成智能化的眾所周知案例。

　　在地面建立環形線，線上放置兩臺重力鑄成機，線外設置選礦爐，并依靠工業機器人上下料，鑄成機、驅動電機、工業機器人等設備，統一與此同時實現通訊和數字化控制。機器人不僅負責搬運模具，還展開外觀檢驗，并輸送到去毛刺和機加工模塊。

這條布魯斯曼（KSM）集團建立的鑄成智能化系統，既減小制造馬瑟布縣，又降低勞動強度，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，布魯斯曼原是德國老牌鑄成民營企業，2011年被中信Losne全資拿下。

　　工業機器人在鑄成成品中的應用領域

　　工業機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用領域。

　　1.制芯成品

　　制芯成品是鑄成工藝中較繁雜的成品，人為負面影響不利因素最多，像發動機缸體、克卡尼砂芯，砂芯種類雜、流程多，工藝繁雜，與此同時砂芯總重量重，組芯要求精度高，這些特點就決定了傳統的人工操作方式全然滿足不了高組織管理效率、高產品質量的制造過程，這就促使機器人在該成品快速的發展應用領域。

以所制造的克卡尼為例，其一般而言芯組總重量達150kg，砂芯數量共約十幾種，其成品包括單機制芯、取芯、修芯、組芯、托架、浸涂及合芯等，工藝流程復雜，與此同時砂芯之間的相互配合精度要求高，制造鼓點快。要想與此同時實現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個制芯模塊，先與此同時實現一般而言模塊的智能化制造，然后透過“橋梁”將所有的模塊協同，從而與此同時實現其智能化制芯流程。

　　每個制芯模塊與此同時也包括數個流程：鉆孔、修芯、組芯以及托架（工藝流程蟹蛛科花1），透過數個機器人（模塊機器人蟹蛛科花2）協調同步順利完成所有組織工作流程內容，在機器人高精度的運行下，將各流程協同，保質保量地展開半自動制造。

一般而言模塊順利完成組織工作后形成數個砂芯的組合，相互配合軌道的輸送，其它模塊機器人的協同，逐步形成完備的芯組，整座流程又與此同時實現“由零化整”的過程。完備的芯組透過機器人半自動地展開整體的托架（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，但由于先期的設計策畫未涉及到機器人的使用，所以在制造組織管理效率大幅提高的形勢下，負面影響制造組織管理效率和產品產品質量的維米縣愈加突出顯現。針對于此，排查困局成品并展開分析，逐一升級換代改建。

　　目前正在展開扎氣眼機器人的升級換代改建組織工作（蟹蛛科花6）。

扎氣眼成品在很多鑄成民營企業中不被重視，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重負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，不夠規范，扎氣眼邊線不精確，出現漏扎、錯扎等情況，工藝執行產品質量差，導致模具氣針附近邊線仿冒品缺陷多。

　　透過機器人的使用，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，將氣針內部的浮砂吹凈，組織工作產品質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跟不上整座造型成品的鼓點，有鑒于此對工位展開升級換代改建。受模具總重量重、組織工作自然環境高溫、灰塵、煙氣及照相后模具邊線不固定等不利因素的負面影響，不論是新興的機器人視覺功能定位還是其它方式的功能定位方式均不能準確地將模具抓取。

有鑒于此，在原有一臺模具夾取機械手（蟹蛛科花7）的前提下再次新增機械手，透過人的主動控制原則，操作方式使機械手模擬人手和臂展動作，替代繁重、自然環境惡劣的組織工作，與此同時還可以根據需要選擇是否在機械手夾具上安裝氣錘裝置來替代砸澆冒口的操作方式，從而與此同時實現模具的流暢轉運。

　　整座流程雖然不能像機器人那樣的智能化操作方式，但是透過機械手的應用領域，可以大大減輕組織工作強度，提高組織工作組織管理效率。

　　在改建升級換代的與此同時，我們不斷摸索，對造型的其它困局成品展開了機器人智能化升級換代的策畫，已經順利完成造型機器人噴涂及造型機器人下芯的可行性分析，后期根據需要展開改建升級換代。

　　3. 選礦、澆鑄成品

　　選礦成品相對于其它成品來說，其自然環境充斥著高溫、振動、磁擾、灰塵等不利因素，不論對于操還是對于機器人來說，組織工作自然環境相對惡劣，這也給機器人的推展帶來了困難。機器人在選礦成品未獲得大量推展，僅有部分民營企業將其應用領域于一些輔助的檢驗成品，機器人的優勢沒有全然發揮出來。

相對于選礦成品，機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用領域。相互配合智能化水平高的造型線，機器人透過編程控制，準確功能定位澆鑄邊線，調節湯勺與澆口的角度距離，與此同時實現精準最佳澆鑄，智能化水平高，人為干預不利因素少，澆鑄產品質量好，安全可靠。

　　區別于鑄鋁澆鑄線，在模具產品質量重、溫度相對較高的鑄鐵制造線上，民營企業多選用自動澆鑄機來與此同時實現自動澆鑄。自動澆鑄機從某種意義上說與機器人相同，四軸控制，透過程序編程，定時定量，與此同時實現無人半自動平穩澆鑄，另外還輔助以其它的檢驗設備，保證了澆鑄及產品的產品質量。

　　4.清理成品

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

　　缸體模具在清理過程中面臨同樣的問題，人員流動大、清理產品質量差、組織管理效率低、損傷磕碰比例高、管理難度大。針對這些問題，對模具清理布局及設備展開了改建升級換代，透過合理安排清理流程，相互配合半自動機器人打磨設備的應用領域，順利完成了清理流水線的智能化升級換代。

　　模具經數個工位機床磨削，相互配合機器人的抓取周轉，與此同時實現模具半自動無死角的清理過程，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，人工負面影響不利因素小。目前整座智能化升級換代改建已經進入設備安裝調試階段，相信在不久的將來，整座缸體的清理的制造組織管理效率、產品質量提升以及現場的作業自然環境等都會有質的飛躍。

噴漆也是模具清理的關鍵成品。噴漆過程中產生大量的漆霧、刺激性氣體，操作方式工的組織工作自然環境極差，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、流痕、漆豆等缺陷，并且噴漆區域難以控制準確。“成本”、“組織管理效率”、“環保”等不利因素促使其設備升級換代改建，越來越多的民營企業將機器人應用領域于噴漆，與此同時實現其智能化控制及操作方式。

　　機器人應用領域注意事項

　　1.機器人選用

　　工業機器人是繁雜的一個整體系統，包括機械手、控制系統、編程器及其它的軟件和附件。在使用之前要根據民營企業的實際制造要求展開選擇，選用適合自己制造線的產品。選用的原則包括性價比、自然環境條件、技術參數（負荷、軸數、組織工作范圍、防護級別）、服務等。只有選用適合的，才能充分發揮機器人的優點，以最小的成本創造最大的價值。

2. 機器人使用成本的控制

　　與傳統制造不同，智能化的流水線一旦某一單機出現故障會直接導致整條制造線停線，制約制造的連續性。在這一要求下，機器人必須穩定性高，連續性制造好，與此同時也要求我們必須“會使用”，而且要“使用好”。

　　傳統的制造模式，制造組織管理效率及組織工作產品質量依靠工人的熟練程度及經驗，而機器人化的自動線依靠操作方式工的技能素養，技術人員儲備及設備的維保。技術及設備操作方式維保人員的儲備直接關系到機器人的使用成本，民營企業應根據自身產品現狀，工藝繁雜程度、機器人的數量合理儲備人員。與此同時提高人員的技術專業技能水平，合理定期對機器人維護保養，使其維持在良好的組織工作狀態，減少故障停機率及維修費，為民營企業創造出高的價值。

3. 合理的機器人工裝夾具

　　機器人好比我們的“大腦”，而夾具就像我們的“雙手”，因此工裝夾具的設計選用顯得尤為重要，只有選擇合適的夾具，相互配合以流暢的編程動作，才能充分發揮機器人的作用。

　　夾具的設計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是機器人精準運行的基礎，如果每次夾具的夾取功能定位存在偏差，會導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準確，適配相應功能，會達到事半功倍的效果。

　　結語

機器人在鑄成智能化制造中獲得了廣泛應用領域，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狀，在智能化的道路上不斷摸索，權衡機器人的應用領域成本，將機器人在鑄成智能化制造線中全面推展，創造更多的經濟價值，提高民營企業的競爭力，與此同時實現可持續發展。

　　( 文章來源：互聯網 )

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