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        淺談壓力鑄造的全自動(dòng)化生產(chǎn)

        2021-04-21 10:16:26
        鑄造設(shè)備與工藝 2021年1期
        關(guān)鍵詞:壓鑄機(jī)取件水口

        (共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司,寧夏 銀川 750021)

        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?gòu)膲鸿T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?gòu)那羞厵C(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(lái)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(guò)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(lái)完成,沒(méi)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???,但由于人工取件跟不上壓鑄節(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(wèn)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(cāng)、機(jī)械手5、加工中心1、機(jī)械手6、加工中心2、成品倉(cāng)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(lái)放到冷卻臺(tái);冷卻臺(tái)是冷卻壓鑄機(jī)出來(lái)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(lái)放到中轉(zhuǎn)倉(cāng)或者給機(jī)械手5;中轉(zhuǎn)倉(cāng)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(cāng)拿取待加工零件送給加工中心1 或者機(jī)械手6,再?gòu)募庸ぶ行? 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(cāng),再?gòu)募庸ぶ行? 拿取一次加工完或者二次加工完的零件放到成品倉(cāng);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(cāng)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(lái)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(méi)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(cāng),機(jī)械手5 優(yōu)先從取件工位取件,當(dāng)取件工位沒(méi)有零件時(shí),則從中轉(zhuǎn)倉(cāng)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?gòu)娜〖の换蛘咧修D(zhuǎn)倉(cāng)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(cāng),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(cāng)。

        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(cāng)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(cāng)。

        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(méi)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(guò)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(lái)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(cāng)和成品倉(cāng)是相同設(shè)備,但起的作用不同,中轉(zhuǎn)倉(cāng)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(wèn)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(cāng),當(dāng)壓鑄節(jié)拍比加工節(jié)拍慢,則把一部分中轉(zhuǎn)倉(cāng)的產(chǎn)品取出加工,成品倉(cāng)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(cāng)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(cāng)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(wèn)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(wèn)題:不同產(chǎn)品加工時(shí)間差別較大,平均加工時(shí)間較長(zhǎng),兩臺(tái)加工中心效率無(wú)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(zhǎng)。

        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(guò)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(cāng)、成品倉(cāng)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(wèn)題。

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