自动化生产是压铸发展的必由之路

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

图1 工业机器人

图2 给汤机

图3 喷雾机

图4 喷涂机器人

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：

图5 取件机

图6 取件机器人

（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。20140706