工业机器人在铸造各工部的应用

天津一汽夏利汽车股份有限公司内燃机制造分公司 设备工程师祁桐

进入21世纪以来，我国迎来了以汽车产业为代表的机械制造业的飞速发展。随着市场需求的增长，各企业规模的不断扩大，对于提高生产效率与精细化生产的要求与日俱增。与此同时，人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，此时工业机器人正逐步走进公众的视野。有分析认为，人口红利的持续消退，给机器人产业带来了重大的发展机遇，在国家政策支持下，产业正迎来爆发期。

对于汽车制造业的重要组成部分铸造行业来说更是如此，较为恶劣的生产环境及高强度生产，不断推高铸造作业者的薪资，进而提高了企业成本。再则，行业竞争的加剧更迫使企业注重不断提高产品质量及降低废品率。因此，铸造机器人就越来越多地被各大公司引进，并应用到不同的生产环节中去。

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目前，在铸造工厂中，机器人已经被广泛用到制芯、造型、清理及熔化等工部中。

1.机器人在造型工部的应用

目前，造型工部中应用较为广泛的是自动下芯机器人（见图1）。采用机器人下芯工艺，既节约了人力成本，更避免了因人工的相对不精确操作而产生的质量缺陷，提高了下芯的精准度和铸件的精度，大大降低了加工余量和生产成本。

有的企业还将工业机器人用于扎气孔工序，比起传统的针板扎气孔工艺，具有动作稳定、钻孔位置精确、占地面积小、工序位置相对灵活的特点。对于影响铸件品质的这一关键工序，机器人将被更灵活地应用到实际生产中（见图2）。

另外，浇注机器人可以根据砂型信息快速对应浇注量及浇注速度的变化，并实现浇口位置的变化，实现不同砂型、不同浇口位置、不同浇注量、不同浇注速度的分别控制。

2.机器人在制芯工部的应用

对于旧制芯工艺，该工部操作员工需求大。但随着用工成本的不断增加，以及各企业对于砂芯质量要求的提升，自动化程度极高的制芯中心越来越受到青睐，工业机器人被大量地用于制芯工部，且一般被用于取芯、去毛刺、组芯及浸涂料等。

根据各企业的制芯工艺情况不同，机器人的使用方式会有所区别，但主要是使用不同的夹具，并配合各种工装附具，设定不同的PLC程序来实现机器人在制芯工部中的柔性化生产。

制芯车间重达几十公斤的砂芯，如果人工搬抬需要2～3人，而机器人可以一次抓取3～4个，从而大幅度提高生产率。对于特重或有些部位很脆弱的砂芯，如果人工或采用辅助装置进行搬运时，很容易造成脆弱部分的破损，有时甚至可能产生废品。由于机器人具有很高的重复精度，灵活的运动轨迹，因此可保证每次都能够沿着相同的路径运动，完成非常准确的定位工作。由于每次都能将工件放置在相同的位置，因此能够大大降低工件在搬运过程中的破损率，降低生产成本（见图3）。

3.机器人在清理工部的应用

清理工部中机器人最常用于打磨飞翅、毛边，可以实现上下料的自动化，完成铸件搬运、装卸及输送。

机器人常带有力控制功能，可以通过监测切削力来自动调整机器人的速度，使得机器人适应毛边、飞翅的大小厚薄做出相应的调整。例如沿工件轮廓去毛边，沿分模线去飞翅，不仅速度快，也保证了磨削质量的稳定。还可以通过刀库中的铣削工具调用，拓展打磨机器人的用途，实现各种打磨工艺（见图4）。

清理工部机器人还多用于铸件下活工序，出活后可人工操控机械手抓取铸件（见图5），使其进入下一工序。能够大大提高工作效率，节约劳动力，并改善取件的作业动作稳定性，避免因磕碰产生的铸件外观缺陷，降低废品率。

4.机器人在熔化工部的应用

熔化工部是铸造厂作业环境最为恶劣、危险程度最高的工部。使用机器人代替人工作业，会大大提高生产安全性，节省人力，降低用工成本。

机器人通过更换不同的工装，实现不同功能。机器人臂末端安装长柄勺可以进行自动取样（见图6），利用分析仪器自动检测铁液成分。

另外，臂末端头安装测温热电偶总成，可实现自动测温。

一直以来以人工为主、劳动力密集的铸造行业，机器人的应用将是大势所趋。特别是当前，铸件品质的稳定性直接决定着其市场反响如何，为此铸造厂在不断谋求更多地引入自动化装备，削减废品率，提高生产效率。

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