中国压铸杂志

自动化生产是压铸发展的必由之路

作者:admin 来源:原创 发表时间:2015-05-26
 
文:崔爱军
在压铸生产的自动化实现过程中,主要有三种实现方式:一是采用“三手”;二是采用机器人;三是机器手与机器人的混合搭配。
据文献记载,最早的压铸生产自动化雏形出现于20世纪60年代,美国的Allen Stevens压铸厂家将机器人应用到了压铸作业中。随后的十余年间,压铸生产厂家对自动化压铸机的需求日益增多,发达国家的压铸界纷纷加快了采用自动化压铸机的步伐。
由于我国的压铸业起步晚、起点低,压铸生产基本处于完全的手工操作状态,经过近些年的发展,随着我国人口红利的逐步消失,劳动力短缺问题已经成为制约经济发展的一个主要问题,加之压铸劳动强度大、高温、高噪声、高污染等不利因素,如何解决人的问题,成了困扰各个企业的头等大事。
目前,压铸产品利润进入微利时代,企业为了生存发展,必须在提高产品质量,降低生产成本,以及保质保量地保障主机厂的供货上下功夫。同时,对于压铸行业来说,铸件品质的稳定性直接决定着其市场地位,向高端压铸铸件产品方向发展也是大势所趋,这就必然对铸件质量的稳定性提出更高的要求。
完全手工操作的压铸生产,对于操作工的技术水平要求较高,操作者的个人技能决定了所生产出铸件的质量优劣,甚至一个技能优良的压铸工,因心情、环境、气候、身体等原因,生产出整批的不合格品,而只有压铸生产采用自动化,才能从根本上解决这些问题。鉴于此,采用自动化的设备完成压铸工序,成了一个必然的趋势,在保证铸件质量的稳定性同时,还可缓解劳动力市场严重短缺的矛盾。
1. 自动化压铸设备的特点及生产实现方式
自动化压铸设备本身是一些能迅速接收指令并做出反应,且与指令系统的各组成机构保持着联系的机器,它能采用复杂的控制程序来完成铸件生产的全部工序,具有以下特点:
(1)提高压铸工艺的稳定性。
(2)铸件生产效率可大幅提高。
(3)对操作人员的技能需求降低。
(4)操作人员劳动强度将极大改善。
(5)铸件品质不再依靠操作者技能来保证,铸件质量稳定、可靠。
要实现压铸的自动化,首先要阐述两个基本感念:机械手和机器人。专业人士认为,这两个概念没有明确的区别,比较含糊,主要可以从关节的数量上来做一个简单的界定,4轴以下因为结构和控制比较简单,可以称为工业机械手;4 轴以上,结构和控制比较复杂,可以称为工业机器人。
本文将压铸生产中经常使用的给汤机、喷雾机、取件机及取件喷雾一体机等自动化设备称为机械手;对那些结构复杂、关节数量4轴以上,工作范围大,定位精度高,通用性强,经过更改不同控制程序可以完成各种复杂动作的自动化设备,称为机器人。
图1为一种常用的工业机器人。
在压铸生产的自动化实现过程中,主要有三种实现方式:一是采用“三手”(给汤机、喷雾机、取件机);二是采用机器人;三是机器手与机器人的混合搭配。 
 

 
2. 自动注汤装置的选择
压铸机分为冷室机和热室机两种,只有冷室压铸机需要合金液注汤装置。合金液的注汤方式一般有人工舀料、给汤机注汤、定量炉注汤等三种。在实际生产中,定量炉注汤方式炉子成本太高,大多数应用于镁合金的压铸生产。
铝合金液注汤方式简单,一般的机械手就能满足正常的使用要求,大多数的压铸机上采用了这种注汤方式,常见的五连杆给汤机如图2所示。这种给汤机运行平稳,汲汤量准确,运行速度快。
由于机器人价格昂贵(可达给汤机的5倍以上)、后期维护成本大,与给汤机相比,使用过程中没有太大的优势,一般不选用机器人供料。
3. 自动喷涂装置的选择
压铸模具的自动喷涂装置一般有喷雾机喷涂(见图3)、机器人喷涂(见图4)两种方式。机器人喷涂动作灵活,能够完全模拟人工喷涂,特别是对于模具深腔部位也毫无问题,同喷雾机相比,这种喷涂方式可以节约大量的涂料和较少的喷嘴投入费用,但是,需要与模具结构做相应的配合,机器人早期投入费用较高,一般相当于喷雾机投入的5倍以上。
喷雾机一般采用两轴伺服系统,机械结构坚固耐用;喷头普遍采用柔性组合的喷头,可以根据模具形状进行任意组合,且步骤较少,但容易造成涂料浪费,喷头成本高,模温均匀性差,有时存在仍需人工进行补喷的现象。
压铸厂家根据自身的产品特点以及工厂的发展规划,对于结构简单,质量要求一般的产品,可选择物美价廉的喷雾机,进行模具喷涂;对于那些铸件质量要求高,产品附加值大,自身资金雄厚的公司,可以选择机器人进行喷涂,其喷涂效果完全可以达到一个优秀压铸工喷涂效果,且重复喷涂的一致性是人工喷涂所不能比拟的。
4. 自动取件装置的选择
自动取件装置的选择是压铸自动化当中比较重要的一个环节,选择使用取件机器人(见图5)或取件机(见图6)涉及的因素比较多,取件机主要具有以下特点:
 

 
(1)从模具中取出铸件的动作准确,运动速度快。
(2)通过检测装置确认铸件从模具中取出,保证下模次合模的安全性。
(3)能将铸件放在传送带上。
(4)对模具设计有较高的要求,特别是某些部位斜导柱的使用会影响到取件机的正常工作。
(5)不能实现镶件的自动安装。
(6)对操作人员的技能要求低,使用调整方便。
(7)整机价格低廉,维修方便,附件少,价值低。
采用机器人取件,主要特点有:
(1)重复定位精度高,循环时间短。
(2)系统柔性大,通过配备不同的操作工具,实现与其他设备的联动,可实现一机多用,如完成取件、检验、不合格品标识、冷却、去浇口、去渣包、去毛刺、码放及运转等动作。(3)灵活性高,能够实现镶件的自动安装。
(4)完全代替人工完成程序设定好的动作。
(5)对操作人员的技能要求高,使用时调整不便。
(6)整机价格昂贵(可达取件机的5倍以上),维修需要专业知识和技能,实现多个动作时,所需附件价格较高。
压铸企业可以根据产品特点,对于中小型压铸设备,主要用于生产不带镶件的产品时,可以考虑选择物美价廉的取件机来实现压铸生产的自动化;对于产品质量要求高,需要安装镶件,以及自动化程度高的生产线来说,在完成压铸工作后,还要进行去浇口、毛刺等工作时,当然选用机器人是最好的方案。
 

 
在实现取件自动化时,不论用取件机还是机器人取件,在取件后都存在一个铸件检验的过程,取件机仅能检验到铸件是否取了出来,机器人可以通过检验设备进行更细致的检验,但对于铸件局部残留在模具里的这些问题,还需要配备更加精密的在线检测设备来完成,否则极易造成批量废品的产生。
5. 自动化设备选择原则
压铸企业在进行压铸自动化设备的选择时,需要遵循“以最小的代价取得最好的效果”这一原则,才能有利于促进企业的技术进步,确保改造后能够消化、吸收、推广。最后,特别需要注意的是:压铸生产采用自动化时,压铸模具的设计、制造和使用中的维护保养也要进行必要的改善与提高,模具的可靠性对自动化的顺利实现起着不可忽视的作用。
 
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