精密鑄造行業(yè)是一個(gè)相對勞動密集和技術(shù)密集的行業(yè)，很多工序如制殼，焙燒，澆注，清理，打磨等工序勞動強(qiáng)度高，環(huán)境惡劣，同時(shí)對操作技能要求也高。其工藝過程的部分工序如制殼工序的機(jī)械手和機(jī)器人的應(yīng)用在國外30年前就有應(yīng)用。
最早出現(xiàn)機(jī)械手是液壓，氣動或電驅(qū)動的，降低了工人勞動強(qiáng)度的，但柔性不夠，僅能做背層制殼。
由于精鑄生產(chǎn)絕大部分企業(yè)面臨多品種小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)柔性非常重要，精鑄行業(yè)開始出現(xiàn)以伺服電機(jī)驅(qū)動的數(shù)字機(jī)器人和上位機(jī)控制結(jié)合的制殼自動化生產(chǎn)線。代表企業(yè)為國外VA TECH公司和Shell-O-Matic公司等。這類系統(tǒng)以條形碼為產(chǎn)品進(jìn)行編號和記錄，與懸掛干燥線配合，可以進(jìn)行面層制殼生產(chǎn)，可以在連續(xù)生產(chǎn)過程中對不同產(chǎn)品進(jìn)行不同的工藝控制和生產(chǎn)記錄，保證了精鑄生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定性和可控性。但整體價(jià)格比較高，單線采購價(jià)格過千萬，目前僅相關(guān)軍工企業(yè)和大型企業(yè)才有購買。
機(jī)器人同時(shí)也運(yùn)用于了精鑄行業(yè)的澆注，切割及打磨工序。有些還可以針對復(fù)雜曲線的葉片進(jìn)行打磨和拋光。但目前國內(nèi)熟悉精鑄行業(yè)的機(jī)器人集成商太少，絕大部分的運(yùn)用均是國外公司，價(jià)格和服務(wù)對一般精鑄企業(yè)有一定困難。
正因?yàn)槿绱?，直到目前為止，國?nèi)絕大多數(shù)的精密鑄造廠中仍然由人力來完成許多繁重的工作。鑄造廠中的勞動環(huán)境和繁重的體力勞動早已將實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)提到了議事日程上。而采用機(jī)器人則是一個(gè)重要的解決途徑。以工業(yè)機(jī)器人及自動化為核心的智能化裝備正掀起一場裝備行業(yè)顛覆性的革命，在鑄造、金屬加工等一些極端特殊行業(yè)及繁重作業(yè)領(lǐng)域，以武漢中精金屬制品有限公司為代表的創(chuàng)新型企業(yè)，致力于工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用開發(fā)與系統(tǒng)集成，在精密鑄造業(yè)界掀起了一場裝備產(chǎn)業(yè)的升級革命，讓工業(yè)機(jī)器人無比倫比的柔性化生產(chǎn)優(yōu)勢，在重要關(guān)鍵工序大顯神通，為企業(yè)獲取商機(jī)，贏得未來提供了可能。
機(jī)器人應(yīng)用于鑄造行業(yè)可以大大提高鑄件的生產(chǎn)效率及品質(zhì)穩(wěn)定性，可以有效降低工人的勞功強(qiáng)度和勞動技能，可以避免一些人身傷害事故和職業(yè)病產(chǎn)生，對業(yè)務(wù)宣傳也有積極作用。目前，國外一些有實(shí)力的大型鑄造企業(yè)已經(jīng)大規(guī)模使用機(jī)器人來替代人工生產(chǎn)了，效益顯著提高，而我國目前只有極少數(shù)的鑄造企業(yè)使用機(jī)器人。一直以來以人工為主、勞動力密集的鑄造行業(yè)，機(jī)器人的運(yùn)用將是大勢所趨。特別是當(dāng)前，鑄件品質(zhì)的穩(wěn)定性直接決定著其市場反響如何，為此鑄造廠不斷謀求更多地引入自動化進(jìn)程削減廢品率、增強(qiáng)生產(chǎn)效率。
武漢中精金屬制品有限公司成立于2002年，多年來一直從事精密鑄造模具和精鑄后處理設(shè)備開發(fā)，擁有一批精鑄行業(yè)的高級專家，為了促進(jìn)中國精密鑄造行業(yè)的又好又快的跨越式發(fā)展，降低精鑄行業(yè)重體力工序工人勞動強(qiáng)度和勞動技能，武漢中精金屬制品有限公司自2011年開始，與ABB機(jī)器人合作開展機(jī)器人在精密鑄造企業(yè)的應(yīng)用工程，目前已經(jīng)完成了沾漿制殼、去除毛邊飛刺、拋光打磨，在線視頻檢測等機(jī)器人自動化項(xiàng)目。另開發(fā)了全自動內(nèi)澆口打磨機(jī)等自動化設(shè)備。
一、沾漿制殼
通過對傳統(tǒng)人工精密鑄造沾漿制殼生產(chǎn)線的智能化改造，讓工業(yè)機(jī)器人在合適的時(shí)間，合適的工位，采用合適的動作模式，擔(dān)當(dāng)合適的功能，當(dāng)理想的沾漿制殼工藝確定之后，機(jī)器人將嚴(yán)格按照程序操作，使工藝達(dá)到極高的可重復(fù)性，保證了型殼質(zhì)量的穩(wěn)定與生產(chǎn)節(jié)拍的可控性；機(jī)器人尤還如大力神一般，搬運(yùn)能力最大可達(dá)到500千克，臂展達(dá)到3.5米之多，一舉克服了勞動密集型人工操作所存在的所有難題，將力量與精度完美結(jié)合，大幅提升生產(chǎn)效率。而且能自動采集各個(gè)環(huán)節(jié)的信息，并反饋給電腦，實(shí)現(xiàn)與ERP等管理軟件的無縫對接。
對于一些復(fù)雜的鑄件如航空葉輪來說，其內(nèi)腔形狀復(fù)雜，制殼層數(shù)多達(dá)10層，到第8層時(shí)就會變得非常沉重，可達(dá)80kg以上，傳統(tǒng)的人工沾漿制殼，得2名年富力強(qiáng)的工人抬著操作，而且由于各種化學(xué)粘結(jié)劑、消泡劑、潤濕劑的使用，會產(chǎn)生大量的灰塵以及有刺激性的氣體，從而使現(xiàn)場的工作條件變得非常令人難以忍受。如果每天用手工來搬運(yùn)大量的如此沉重的零件，工人的勞動強(qiáng)度將會很高。但機(jī)器人的防護(hù)級別可以在有灰塵及有刺激性氣體的條件下24小時(shí)不間斷工作，也不需要特殊的維護(hù)。
由于現(xiàn)代機(jī)器人均是數(shù)字化控制，同時(shí)由于電子芯片技術(shù)的運(yùn)用，自動編程和自動記錄成為可能，即使多品種小批量生產(chǎn)也可以實(shí)現(xiàn)制殼過程取消工藝卡片可生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動記錄等，大大簡化的生產(chǎn)管理和統(tǒng)計(jì)的工作量，使企業(yè)的現(xiàn)代化管理提高檔次，質(zhì)量穩(wěn)定性得以保證。
二、去除澆冒口飛邊、拋光打磨
近年來在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的鑄造廠中機(jī)器人在清理工部中的應(yīng)用正在增加，機(jī)器人正在逐步取代鑄件清理過程中的人工勞動。去毛刺機(jī)器人高效準(zhǔn)確的去除鑄件的飛邊毛刺，提高鑄件的標(biāo)準(zhǔn)性，并有效降低因人為原因出現(xiàn)的質(zhì)量參差不齊現(xiàn)象，解決用工難人工成本貴的弊端。
1、由機(jī)器人夾持工具，該方案適合于大中型鑄件清整。
其優(yōu)點(diǎn)是：
（1） 可以從工具庫中選擇所需的工具
（2） 有可能磨削鑄件的內(nèi)部表面
其主要限制是：
（1） 如果被磨削的鑄件表面質(zhì)量直接取決于工具的堅(jiān)硬程度，機(jī)器人的肘部是不允許使用堅(jiān)硬工具的。
（2） 機(jī)器人的標(biāo)定工作速率是磨削機(jī)的一半
（3） 機(jī)器人的程序主要是在線編制而需停止生產(chǎn)
（4） 鑄件最大尺寸受到機(jī)器人工作范圍的限制
2、由機(jī)器人夾持鑄件，該方案適用于有一定批量的小型鑄件。
其優(yōu)點(diǎn)是：
（1） 可以跟隨很復(fù)雜的幾何形狀
（2） 在磨削后可將鑄件直接放到發(fā)貨架上
其主要限制是：
（1）由于機(jī)器人腕部的震動只能提供低的速率和力量
（2）對于每種鑄件要有相應(yīng)的手抓
（3）對于每種新的鑄件各需要待機(jī)來編程
（4）鑄件重量的增加將使機(jī)器人的工作精度降低
在智能化機(jī)器人贏得質(zhì)量與效率雙幅提升的同時(shí)，對于降低成本，減少用工，鑄造機(jī)器人自動化的優(yōu)勢也顯露無遺。隨著80后，90后員工在企業(yè)中已經(jīng)逐步取代60后、70后成為企業(yè)的主力軍，相比其長輩，他們在職場上展現(xiàn)了廣泛的知識，對工作環(huán)境期望更高，但缺乏父輩們吃苦耐勞、艱苦奮斗的拼搏精神，他們更想在工作中享受樂趣，運(yùn)用自己的知識來體現(xiàn)價(jià)值，鑄造機(jī)器人自動化與智能化很好地迎合了時(shí)代發(fā)展的需求，顯現(xiàn)出極強(qiáng)的生命力。
值得我們關(guān)注的，與國外發(fā)達(dá)國家相比，我國每萬名操作工人中擁有機(jī)器人的數(shù)量仍十分有限，不到發(fā)達(dá)國家的三分之一，國內(nèi)傳統(tǒng)制造企業(yè)總體上仍以勞動密集型的人工作業(yè)為主，裝備智能化、自動化程較低。而對一些處于價(jià)值鏈低端的生產(chǎn)企業(yè)，由于產(chǎn)品附加值較低，仍以粗獷的簡單勞動求得生存，無法引入相對來說較為昂貴的工業(yè)機(jī)器人，這些企業(yè)的成長及未來發(fā)展將明顯處于不利地位，因此，工業(yè)機(jī)器人與自動化的推廣與應(yīng)用任重而道遠(yuǎn)。
企業(yè)最終贏得未來并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展無非歸結(jié)于優(yōu)秀的人才、良好的機(jī)制、優(yōu)秀的管理、有競爭力的產(chǎn)品等軟實(shí)力要素以及以先進(jìn)制造裝備武裝的高度柔性化生產(chǎn)線。隨著國內(nèi)產(chǎn)業(yè)升級步伐加快，工業(yè)機(jī)器人將以每年30%的速度遞增，預(yù)計(jì)在十年時(shí)間內(nèi)，中國將大步邁進(jìn)工業(yè)機(jī)器人時(shí)代。裝備制造業(yè)作為中國的基礎(chǔ)支柱產(chǎn)業(yè)，在未來中國經(jīng)濟(jì)前行中將發(fā)揮著不可替代的作用。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化程度的深入，中國鑄件總產(chǎn)量不斷攀升，技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，中國正在由“鑄造大國”向“鑄造強(qiáng)國”迅速轉(zhuǎn)變！而中國鑄造要從大國邁向強(qiáng)國，實(shí)現(xiàn)綠色鑄造、低碳鑄造目標(biāo)，以工業(yè)機(jī)器人為核心的智能化與自動化裝備革新，無疑將為越來越多的鑄造企業(yè)提升競爭力，體現(xiàn)先進(jìn)制造優(yōu)勢，贏得市場商機(jī)提供更加有力的支撐。
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