压铸件顶针毛边自动化打磨系统研究应用

朱树春 谭道常 巴黎

【摘  要】顶针顶出机构是模具结构上必不可少的重要组成部分，模具生产过程中，顶针与顶针孔的往复运动，在模具在生产到一定程度时，顶针及顶针孔会有相应的磨损，在成型时，顶针处产品会产生毛边，特别是压铸模具，毛边硬且不易处理。为解决此问题，设计出一自动化设备，极大的提高了打磨效率，降低了人工成本的同时极大提升了打磨的稳定性。实现传统顶针印打磨的自动化、智能化，并确立相关解决方案及先进技术专利地位。

【关键词】自动化打磨;打磨设备;视觉识别系统;全自动化生产

1.项目概述

1.1研究背景

顶针顶出机构是模具结构上必不可少的重要组成部分，模具生产过程中，顶针与顶针孔的往复运动，在模具在生产到一定程度时，顶针及顶针孔会有相应的磨损，在成型时，顶针处产品会产生毛边，特别是压铸模具，毛边硬且不易处理。为解决此问题，设计出一自动化设备，实现传统顶针印打磨的自动化、智能化，并确立相关解决方案及先进技术专利地位，成为我们研究的课题。

1.2国内外研究现状和发展趋势

目前，打磨顶针印毛边主要依赖人工手工去除，人工的不稳定性决定了打磨效果不稳定，效率低，品质差。近年来，各知名企业开始陆续引入机械手打磨，稳定性略有提高，但打磨效率低，使用成本高，维护困难。此问题长期困扰压铸制造业，成为行业难题。

1.3项目产品主要用途

（A）多头可单独打磨，也可同时打磨，提升效率，并具有极大的通用性;

（B）自动上下料，自动打磨，自动清洗，自动烘烤，极大的节省人力，降低人工劳动强度;

（C）更换机种只需更换治具和调整打磨程式，可适用于任何不超过机台设定打磨范围的产品;

2.主要研究内容和目标

2.1主要研究内容

项目主要研究以下四个内容：

（1）研究系统视觉识别定位：研究在产品上下料时，如何通过视觉识别系统完成产品定位孔并预设定位孔自动定位.

（2）研发多头打磨设备。研发一种通用设备，采用多头同时打磨，且每个打磨头可独立控制的系统，可以根据产品需打磨位置编程打磨，打磨效率实际应用中可提升6倍以上。

（3）打磨效果提升。研究测试多种打磨头，选择寿命长，打磨效果好的打磨头，可以严格控制打磨成本。同时导入自动化系统，剔除人力打磨的不稳定性因素，达到品质提升，效率提升，稳定性提升的效果。

2.2技术难点

（1）自动化打磨设备的开发。现阶段，行业中没有针对打磨开发过专用设备，此方面几乎没有可参考的经验。通过技术分析，将打磨主轴增加到6个，分别使用数控技术控制，可使打磨主轴自由移动，主轴连接机头，打磨头使用弹簧夹头连接到机头，主轴运动时，带动打磨头依照预定的移动轨迹移动，达到多头同时打磨的效果。

（2）打磨头的选择。现有打磨头均未针对自动化打磨设备做过相应优化，我们测试多种型号，多种规格的打磨头，铣刀等打磨设备，并选出其中的适合部分，再次进行优选优化，最终开发出一种适合此打磨设备的不锈钢麻花状打磨头，实际应用中，打磨效果好，寿命长，极大的降低了使用成本，同时降低了更换打磨头的频次，进一步提升了生产效率。

2.3创新点

（1）视觉定位技术。为实现自动化上下料，就必须实现产品自动化定位，在视觉系统中定义产品定位孔并同实际定位孔进行图像识别，系统可以自动判定产品是否已经放置到预设的打磨位置，从而最终实现全自动化打磨。

（2）多轴打磨技术。采用6根以上主轴，每根主轴都可以在x，y，z方向自由运动，均可以运动到设备允许的每个区域，通过编程可以达到6处单独打磨，或者同时打磨，打磨效率得到巨大提升并最大化的达到设备的通用性和适用性，可以适用于不同的产品的各种位置。

（3）全自动生产技术。采用机械手自动上料，视觉识别系统自动定位，打磨设备自动打磨，机械手自动下料，超声波清洗机，链式烘烤炉，可以实现全自动生产。

3.技术路线

当机械手上料到指定位置，视觉识别系统识别产品已经到位后，安全门降下，防止飞溅的毛屑溅射到空气中污染空气，主轴带动6个机头高速旋转，按照预先编辑好的运行程式开始运动，机头带动弹簧夹头夹持的不锈钢制麻花打磨头开始打磨，冷却水装置需要一直接通，试机箱内温度一直保持安全温度，同时可以流动的循环水可以带走毛屑，流动的冷却水通过打磨灰尘漏斗将废水流动到收灰尘框内沉积。当打磨完成后，对应气缸带动安全门打开，机械手将打磨完成产品取走送至传送带上送至超声波清洗炉内清洗，超声波清洗炉连接链式烘烤炉，清洗完成的产品通过烘烤后即使烘干防止产生水渍和氧化痕迹。

设备上安装有指示灯和操作屏，当系统待机是指示灯显示为绿色，表示系统随时可以正常运行，当系统正常运行时，指示灯为黄色显示，表示设备处于运行状态，警示非专业人员不得进入打磨区域，当系统出现错误时，指示灯为红色显示，此时需要专业人员通过操作屏参看错误代码排除故障后才可继续运行。

该设备主轴可以根据程式设定移动到治具允许范围内的任何地方，当一个产品生产周期结束，可以更换打磨治具，调用新的打磨程式后，通过简单调试即可完成生产机种的切换，通用性极好。

4.取得的标志性成果

通过本项目的实施，研究出自动打磨系统和自动打磨设备，每台设备可以代替双班12人的工作量，且打磨效果极好，一次打磨良率即可达到99.9%，远远超过人工打磨的效率，同时由于打磨设备的通用性，实际打磨成本极低，每片产品打磨成本可下降约1元人民币，每年可为相关压铸企业带来数千万的人民币效益。

5.应用前景

本项目的提出使压铸件由原有人工打磨机械手打磨发展为專用设备打磨，极大的提高了打磨效率，降低了人工成本的同时极大提升了打磨的稳定性。后续还可将此打磨设备应用到更多的毛边打磨上，同样可以应用到其余笔记本电脑、手机、平板、游戏机等产品上，市场潜力巨大。

参考文献

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