基于伺服控制铸造生产线自动浇注系统设计

王淼 吴兰兰

本项目应用于铸造生产线上实现机器生产代替人工生产，提高了生產效率，减轻工人的劳动强度，提高生产安全性;实现机器浇注代替人工浇注，提高了钢水的利用率，降低生产成本，提高经济效益;实现自动控制浇注动作与浇注流量，达到精确定量浇注的目的，，提高产品的合格率，降低能耗。

早期的铸造生产线主要有两种：一种是模具摆放在生产线上，由人工浇注;另外一种以引进的铸造自动化生产系统，这种模具摆放在12行3列的空间上，钢液浇注以及随流孕育等工序均由人工实现。在钢液浇注过程中工人往往承受着高温烘烤、吸着粉尘、更是受着噪音的影响，制约着整个铸造系统生产效率的提高。

先把模具制造机将模具成型放在传送带上，当传送带布置好3列26行的模具时钢液自动浇注系统将归位，设计的钢液自动浇注设备主要包括：X向行走机构将进行一行一行的浇注、Y向行走机构控制浇注设备在生产线上的列交换，Z向行走机构控制钢包是否到位浇注角度是否合适。

伺服控制流程如下：系统上点初始化，X、Y计数器清零，检查钢包是否到位，钢包到位调用浇铸子程序对模具进行浇注，钢包不到位系统将返回检查钢包是否到位，直到钢包自动调节完成。钢包检测到位无误X计数器加一自动浇注设备到下个工位进行下一个循环，但X计数器大于25是系统X清零Y加1，浇注设备到达下一列模具系统再次从X为零位置开始，直到Y等于2生产线上的两列三列模具浇注完成系统将回到原点。

自动浇注系统结构示意图如下：

本项目应用在自动浇铸生产线上，已经达到了减少工人劳动力、提高安全性和降低浇铸废品率。整个过程的信号出来是用的卡尔曼定理，用积分分离式PID控制算法实现自动到钢水，经过一年时间的运行系统相对可靠。本项目运用齿轮齿条机构设计发明了该自动浇注系统在X/Y/Z方向上的行走功能。本项目设计的维修护栏有利于设备在运行过程中出现问题的维护。

本系统选用四轴数控系统，可以实现X＼Y＼Z方向及钢包角度的检测及自动控制。X方向行走采用变频减速器来实现对电机的调速控制，可实现X方向匀速加速、减速运行。Y方向行走机构选择伺服电机以保证浇注系统的位置精度。Z方向行走机构选择伺服电机确保钢包提取铁水时位置准确，避免互相撞击。钢包固定支架通过钢包吊架与总体支架相连，钢包支架通过链轮与总体支架上的伺服电机相连，起到控制钢包浇注角度的控制。

铸造行业跟随国家政策处于高速发展阶段，基于伺服控制铸造生产线自动浇注系统的市场需求前景大，市场总值高，并且顺应发展的趋势，可解决企业的部分工序用工难问题，企业对设备投入的回收周期短，属于市场的新机遇，可实现投资方与供应方的双赢目的，本项目大力推广。

（作者单位：泉州信息工程学院）