工業機器人在鑄造各工部的應用

天津一汽夏利汽車股份有限公司內燃機制造分公司 設備工程師祁桐

進入21世紀以來，我國迎來了以汽車產業為代表的機械制造業的飛速發展。隨著市場需求的增長，各企業規模的不斷擴大，對于提高生產效率與精細化生產的要求與日俱增。與此同時，人口紅利的逐漸下降，企業用工成本不斷上漲，此時工業機器人正逐步走進公眾的視野。有分析認為，人口紅利的持續消退，給機器人產業帶來了重大的發展機遇，在國家政策支持下，產業正迎來爆發期。

對于汽車制造業的重要組成部分鑄造行業來說更是如此，較為惡劣的生產環境及高強度生產，不斷推高鑄造作業者的薪資，進而提高了企業成本。再則，行業競爭的加劇更迫使企業注重不斷提高產品質量及降低廢品率。因此，鑄造機器人就越來越多地被各大公司引進，并應用到不同的生產環節中去。

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圖2

目前，在鑄造工廠中，機器人已經被廣泛用到制芯、造型、清理及熔化等工部中。

1.機器人在造型工部的應用

目前，造型工部中應用較為廣泛的是自動下芯機器人（見圖1）。采用機器人下芯工藝，既節約了人力成本，更避免了因人工的相對不精確操作而產生的質量缺陷，提高了下芯的精準度和鑄件的精度，大大降低了加工余量和生產成本。

有的企業還將工業機器人用于扎氣孔工序，比起傳統的針板扎氣孔工藝，具有動作穩定、鉆孔位置精確、占地面積小、工序位置相對靈活的特點。對于影響鑄件品質的這一關鍵工序，機器人將被更靈活地應用到實際生產中（見圖2）。

另外，澆注機器人可以根據砂型信息快速對應澆注量及澆注速度的變化，并實現澆口位置的變化，實現不同砂型、不同澆口位置、不同澆注量、不同澆注速度的分別控制。

2.機器人在制芯工部的應用

對于舊制芯工藝，該工部操作員工需求大。但隨著用工成本的不斷增加，以及各企業對于砂芯質量要求的提升，自動化程度極高的制芯中心越來越受到青睞，工業機器人被大量地用于制芯工部，且一般被用于取芯、去毛刺、組芯及浸涂料等。

根據各企業的制芯工藝情況不同，機器人的使用方式會有所區別，但主要是使用不同的夾具，并配合各種工裝附具，設定不同的PLC程序來實現機器人在制芯工部中的柔性化生產。

制芯車間重達幾十公斤的砂芯，如果人工搬抬需要2～3人，而機器人可以一次抓取3～4個，從而大幅度提高生產率。對于特重或有些部位很脆弱的砂芯，如果人工或采用輔助裝置進行搬運時，很容易造成脆弱部分的破損，有時甚至可能產生廢品。由于機器人具有很高的重復精度，靈活的運動軌跡，因此可保證每次都能夠沿著相同的路徑運動，完成非常準確的定位工作。由于每次都能將工件放置在相同的位置，因此能夠大大降低工件在搬運過程中的破損率，降低生產成本（見圖3）。

3.機器人在清理工部的應用

清理工部中機器人最常用于打磨飛翅、毛邊，可以實現上下料的自動化，完成鑄件搬運、裝卸及輸送。

機器人常帶有力控制功能，可以通過監測切削力來自動調整機器人的速度，使得機器人適應毛邊、飛翅的大小厚薄做出相應的調整。例如沿工件輪廓去毛邊，沿分模線去飛翅，不僅速度快，也保證了磨削質量的穩定。還可以通過刀庫中的銑削工具調用，拓展打磨機器人的用途，實現各種打磨工藝（見圖4）。

清理工部機器人還多用于鑄件下活工序，出活后可人工操控機械手抓取鑄件（見圖5），使其進入下一工序。能夠大大提高工作效率，節約勞動力，并改善取件的作業動作穩定性，避免因磕碰產生的鑄件外觀缺陷，降低廢品率。

4.機器人在熔化工部的應用

熔化工部是鑄造廠作業環境最為惡劣、危險程度最高的工部。使用機器人代替人工作業，會大大提高生產安全性，節省人力，降低用工成本。

機器人通過更換不同的工裝，實現不同功能。機器人臂末端安裝長柄勺可以進行自動取樣（見圖6），利用分析儀器自動檢測鐵液成分。

另外，臂末端頭安裝測溫熱電偶總成，可實現自動測溫。

一直以來以人工為主、勞動力密集的鑄造行業，機器人的應用將是大勢所趨。特別是當前，鑄件品質的穩定性直接決定著其市場反響如何，為此鑄造廠在不斷謀求更多地引入自動化裝備，削減廢品率，提高生產效率。

圖3

圖4

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圖6