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工业机器人自动生产线的发展「机器人」工业机器人在铸造自动化生产线中的应用

2023-07-01 07:56:33

　　「机器人」工业机器人在铸成智能化制造线中的应用领域

　　国际金属加工网

　　先进制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人行业众所周知研讨会

　　在这一背景下，机器人在铸成方面的应用领域获得快速发展，在铸成各成品的智能化制造中获得推展应用领域。

　　下面给大家先看一个铸成智能化的众所周知案例。

　　在地面建立环形线，线上放置两台重力铸成机，线外设置选矿炉，并依靠工业机器人上下料，铸成机、驱动电机、工业机器人等设备，统一与此同时实现通讯和数字化控制。机器人不仅负责搬运模具，还展开外观检验，并输送到去毛刺和机加工模块。

这条布鲁斯曼（KSM）集团建立的铸成智能化系统，既减小制造马瑟布县，又降低劳动强度，还消除了不安全不利因素，极大的提高制造组织管理效率，降低制造成本。有趣的是，布鲁斯曼原是德国老牌铸成民营企业，2011年被中信Losne全资拿下。

　　工业机器人在铸成成品中的应用领域

　　工业机器人在铸成制造的制芯、造型、选矿、浇铸及清理成品均有广泛的应用领域。

　　1.制芯成品

　　制芯成品是铸成工艺中较繁杂的成品，人为负面影响不利因素最多，像发动机缸体、克卡尼砂芯，砂芯种类杂、流程多，工艺繁杂，与此同时砂芯总重量重，组芯要求精度高，这些特点就决定了传统的人工操作方式全然满足不了高组织管理效率、高产品质量的制造过程，这就促使机器人在该成品快速的发展应用领域。

以所制造的克卡尼为例，其一般而言芯组总重量达150kg，砂芯数量共约十几种，其成品包括单机制芯、取芯、修芯、组芯、托架、浸涂及合芯等，工艺流程复杂，与此同时砂芯之间的相互配合精度要求高，制造鼓点快。要想与此同时实现整座制芯成品的智能化制造就要“化整为零”，将整座制芯线分为数个制芯模块，先与此同时实现一般而言模块的智能化制造，然后透过“桥梁”将所有的模块协同，从而与此同时实现其智能化制芯流程。

　　每个制芯模块与此同时也包括数个流程：钻孔、修芯、组芯以及托架（工艺流程蟹蛛科花1），透过数个机器人（模块机器人蟹蛛科花2）协调同步顺利完成所有组织工作流程内容，在机器人高精度的运行下，将各流程协同，保质保量地展开半自动制造。

一般而言模块顺利完成组织工作后形成数个砂芯的组合，相互配合轨道的输送，其它模块机器人的协同，逐步形成完备的芯组，整座流程又与此同时实现“由零化整”的过程。完备的芯组透过机器人半自动地展开整体的托架（蟹蛛科花3）、吹扫浸涂（蟹蛛科花4）、组芯（蟹蛛科花5）操作方式，最终顺利完成整座芯组的智能化制造。

　　2.造型成品

　　公司造型成品采用HWS水平造型线，整体智能化水平高，但由于先期的设计策画未涉及到机器人的使用，所以在制造组织管理效率大幅提高的形势下，负面影响制造组织管理效率和产品产品质量的维米县愈加突出显现。针对于此，排查困局成品并展开分析，逐一升级换代改建。

　　目前正在展开扎气眼机器人的升级换代改建组织工作（蟹蛛科花6）。

扎气眼成品在很多铸成民营企业中不被重视，然而在制造中，随着制造组织管理效率的大幅提高，每箱共约17处的扎气眼组织工作严重负面影响制造组织管理效率的提升，且充斥着工人操作方式一致性差，不够规范，扎气眼边线不精确，出现漏扎、错扎等情况，工艺执行产品质量差，导致模具气针附近边线仿冒品缺陷多。

　　透过机器人的使用，可以大幅提高组织工作组织管理效率，并且扎完气眼后相互配合以吹气操作方式，将气针内部的浮砂吹净，组织工作产品质量获得保障且全然杜绝了人为不利因素的干扰。

　　除此之外，随着制造组织管理效率的显著提高，砂箱照相落砂后模具的流转跟不上整座造型成品的鼓点，有鉴于此对工位展开升级换代改建。受模具总重量重、组织工作自然环境高温、灰尘、烟气及照相后模具边线不固定等不利因素的负面影响，不论是新兴的机器人视觉功能定位还是其它方式的功能定位方式均不能准确地将模具抓取。

有鉴于此，在原有一台模具夹取机械手（蟹蛛科花7）的前提下再次新增机械手，透过人的主动控制原则，操作方式使机械手模拟人手和臂展动作，替代繁重、自然环境恶劣的组织工作，与此同时还可以根据需要选择是否在机械手夹具上安装气锤装置来替代砸浇冒口的操作方式，从而与此同时实现模具的流畅转运。

　　整座流程虽然不能像机器人那样的智能化操作方式，但是透过机械手的应用领域，可以大大减轻组织工作强度，提高组织工作组织管理效率。

　　在改建升级换代的与此同时，我们不断摸索，对造型的其它困局成品展开了机器人智能化升级换代的策画，已经顺利完成造型机器人喷涂及造型机器人下芯的可行性分析，后期根据需要展开改建升级换代。

　　3. 选矿、浇铸成品

　　选矿成品相对于其它成品来说，其自然环境充斥着高温、振动、磁扰、灰尘等不利因素，不论对于操还是对于机器人来说，组织工作自然环境相对恶劣，这也给机器人的推展带来了困难。机器人在选矿成品未获得大量推展，仅有部分民营企业将其应用领域于一些辅助的检验成品，机器人的优势没有全然发挥出来。

相对于选矿成品，机器人在模具总重量轻、智能化水平高的铸铝浇铸制造线获得大量应用领域。相互配合智能化水平高的造型线，机器人透过编程控制，准确功能定位浇铸边线，调节汤勺与浇口的角度距离，与此同时实现精准最佳浇铸，智能化水平高，人为干预不利因素少，浇铸产品质量好，安全可靠。

　　区别于铸铝浇铸线，在模具产品质量重、温度相对较高的铸铁制造线上，民营企业多选用自动浇铸机来与此同时实现自动浇铸。自动浇铸机从某种意义上说与机器人相同，四轴控制，透过程序编程，定时定量，与此同时实现无人半自动平稳浇铸，另外还辅助以其它的检验设备，保证了浇铸及产品的产品质量。

　　4.清理成品

模具清理在众多民营企业中是投资最少、智能化程度最低的成品，多为粗放式人工清理。清理过程中产生大量的灰尘、铁屑，充斥着摆摊式的清理方式，使物流周转受阻，制造组织管理效率极低。

　　缸体模具在清理过程中面临同样的问题，人员流动大、清理产品质量差、组织管理效率低、损伤磕碰比例高、管理难度大。针对这些问题，对模具清理布局及设备展开了改建升级换代，透过合理安排清理流程，相互配合半自动机器人打磨设备的应用领域，顺利完成了清理流水线的智能化升级换代。

　　模具经数个工位机床磨削，相互配合机器人的抓取周转，与此同时实现模具半自动无死角的清理过程，清理完毕后，直接输送至精抛工位，整座清理流程顺畅，制造组织管理效率高，人工负面影响不利因素小。目前整座智能化升级换代改建已经进入设备安装调试阶段，相信在不久的将来，整座缸体的清理的制造组织管理效率、产品质量提升以及现场的作业自然环境等都会有质的飞跃。

喷漆也是模具清理的关键成品。喷漆过程中产生大量的漆雾、刺激性气体，操作方式工的组织工作自然环境极差，制造组织管理效率低，并且喷漆的一致性差，模具表面往往存在覆盖不严、流痕、漆豆等缺陷，并且喷漆区域难以控制准确。“成本”、“组织管理效率”、“环保”等不利因素促使其设备升级换代改建，越来越多的民营企业将机器人应用领域于喷漆，与此同时实现其智能化控制及操作方式。

　　机器人应用领域注意事项

　　1.机器人选用

　　工业机器人是繁杂的一个整体系统，包括机械手、控制系统、编程器及其它的软件和附件。在使用之前要根据民营企业的实际制造要求展开选择，选用适合自己制造线的产品。选用的原则包括性价比、自然环境条件、技术参数（负荷、轴数、组织工作范围、防护级别）、服务等。只有选用适合的，才能充分发挥机器人的优点，以最小的成本创造最大的价值。

2. 机器人使用成本的控制

　　与传统制造不同，智能化的流水线一旦某一单机出现故障会直接导致整条制造线停线，制约制造的连续性。在这一要求下，机器人必须稳定性高，连续性制造好，与此同时也要求我们必须“会使用”，而且要“使用好”。

　　传统的制造模式，制造组织管理效率及组织工作产品质量依靠工人的熟练程度及经验，而机器人化的自动线依靠操作方式工的技能素养，技术人员储备及设备的维保。技术及设备操作方式维保人员的储备直接关系到机器人的使用成本，民营企业应根据自身产品现状，工艺繁杂程度、机器人的数量合理储备人员。与此同时提高人员的技术专业技能水平，合理定期对机器人维护保养，使其维持在良好的组织工作状态，减少故障停机率及维修费，为民营企业创造出高的价值。

3. 合理的机器人工装夹具

　　机器人好比我们的“大脑”，而夹具就像我们的“双手”，因此工装夹具的设计选用显得尤为重要，只有选择合适的夹具，相互配合以流畅的编程动作，才能充分发挥机器人的作用。

　　夹具的设计选用需要充分考虑到夹具总重量、功能、功能定位等，这些不利因素中夹具的功能定位点是机器人精准运行的基础，如果每次夹具的夹取功能定位存在偏差，会导致所有的智能化操作方式功亏一篑，适得其反。相反，如果夹具的功能定位点准确，适配相应功能，会达到事半功倍的效果。

　　结语

机器人在铸成智能化制造中获得了广泛应用领域，但是与真正的智能化制造线还存在一定的差距。这就要求我们不拘于现状，在智能化的道路上不断摸索，权衡机器人的应用领域成本，将机器人在铸成智能化制造线中全面推展，创造更多的经济价值，提高民营企业的竞争力，与此同时实现可持续发展。

　　( 文章来源：互联网 )

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