浅谈压力铸造的全自动化生产

（共享智能铸造产业创新中心有限公司，宁夏 银川 750021）

1 传统压力铸造生产流程

压力铸造（压铸）是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。

传统压铸生产中，操作人员把原材料加入到压铸机中，压铸机融化后压铸成产品，人工再从压铸机取出产品，放入料框；切边机操作人员从压铸工序取料框，人工从料框中拿取产品放到切边机进行切边，再从切边机取出产品，放入料框；加工机床操作人员从切边工序取料框，人工从料框中拿取产品放到加工机床进行加工。

传统压力铸造涉及到的设备只有压铸机、切边机、加工机床三种，其中压铸机的加料、取件，切边机的上件、下件，加工机床的上件、下件，都是依靠人来完成，首先其危险性高，压力铸造涉及到金属熔化和高速压射成形过程，周边有操作人员，容易造成安全事故；其次是劳动强度大，员工在高温、高噪音环境中工作，使得工作岗位的从业愿望差；第三是产品质量不稳定，各个工序都是由人工操作来完成，没有连锁及控制，造成各批次产品质量参差不齐；第四是效率低，压铸机本身节拍非常快，但由于人工取件跟不上压铸节拍，造成效率低下。

2 压力铸造的全自动生产

本文介绍的全自动化生产线主要是为了克服传统生产线中危险性大，劳动强度高，质量不稳定，效率低的问题。压力铸造的全自动化生产流程如图1，包括料框、机械手1、压铸机、机械手2、冷却台、机械手3、切边机、机械手4、中转仓、机械手5、加工中心1、机械手6、加工中心2、成品仓等部分，能够实现压力铸造的全流程自动化生产，原先需要3～4个人的工作，现在只需要1 个人即可完成。

料框用于存储原材料；机械手1 是把料框中的原材料或者切边机切下的水口披缝加入到压铸机的熔化炉中；压铸机是把原材料熔化后压铸成零件；机械手2 是把压铸机上的零件取下来放到冷却台；冷却台是冷却压铸机出来的零件；机械手3 是把冷却好的零件放到切边机上；切边机是冲切零件的浇道冒口；机械手4 是把切边机上的零件取下来放到中转仓或者给机械手5；中转仓是缓存切边后加工前的半成品零件；机械手5 是从机械手4 或者中转仓拿取待加工零件送给加工中心1 或者机械手6，再从加工中心1 拿取一次加工完的零件送给机械手6；加工中心1 是对零件进行一次加工；机械手6 是从机械手5 中拿取代加工零件或者一次加工完的零件，放到加工中心2 或者成品仓，再从加工中心2 拿取一次加工完或者二次加工完的零件放到成品仓；加工中心2 是对零件进行一次加工或者二次加工；成品仓是存储成品零件。

压力铸造的全自动化生产流程是：加料→压铸→冷却→切边→缓存→加工→存储。

2.1 系统的工作流程

当零件只需要一次加工时：机械手1 把料框中的原材料或者切边机切下的水口披缝加入到压铸机的熔炉中，压铸机把原材料熔化后压铸成零件，机械手2 把压铸机上的零件取下来放到冷却台，冷却后由机械手3 把零件放到切边机上，冲切浇道冒口，机械手4 把切边机上的零件取上，当机械手5的取件工位没有零件时，则机械手4 把零件放入机械手5 的取件工位，当机械手5 的取件工位有零件时，则机械手4 把零件放入中转仓，机械手5 优先从取件工位取件，当取件工位没有零件时，则从中转仓取件，放入加工中心1，加工中心1 加工的同时，机械手5 再从取件工位或者中转仓取件放入机械手6 的取件工位，机械手6 取件后放入加工中心2，加工中心1 加工完的零件由机械手5 抓取后放入机械手6 的取件工位，机械手6 抓取后放入成平仓，加工中心2 加工完的零件由机械手6 抓取后放入成平仓。

当零件需要二次加工时：前序流程与一次加工的流程一致，直到机械手5 从取件工位或者中转仓取件放到加工中心1 后，等加工中心1 一次加工完成，机械手5 从加工中心1 取件，翻转后放入机械手6 的取件工位，机械手6 取件后放入加工中心2，加工中心2 二次加工完的零件由机械手6 抓取后放入成平仓。

2.2 技术特点

1）当压铸机的金属液位下降到下限位时，缺料信号触发，当水口披缝计数器触发加料信号时，机械手1 优先抓取切边工序的水口披缝料框给压铸机加料，当水口披缝计数器没有触发加料信号时，机械手1 抓取原材料送给压铸机，原材料加料时必须逐步加料，不可一次把整块原材料都放入熔炼炉，因为压铸工序对金属液的温度有严格控制，整块原材料一次加入会导致金属液温度过低，触发报警，压铸机会停机等待金属液温度上升，从而影响生产效率；

图1 压力铸造全自动化生产

2）机械手1 抓取原材料时系统自动计数，当原材料数量为零时，系统报警，人工移走料框进行加料，加料完成后人工把料框放到原来位置，并按下加料完成按钮，系统自动清零原材料计数器，重新抓取并计数，原材料规格必须统一，因为机械手1的夹具是固定的，原材料在料框中的放置位置和料框相对于机械手1 的位置必须准确定位，因为机械手1 是根据系统设定的坐标固定的抓取原材料；

3）机械手2 从压铸机抓取零件时夹取的是水口，因为不同零件的水口形状都是一样的，以便机械手2 的夹具能固定；

4）冷却台的作用是为了把压铸后的零件冷却到常温再进行切边，因为切边机模具精度较高，高温下零件处于膨胀状态，尺寸超差，容易把模具损坏，必须把零件冷却到常温，才能进行切边，冷却台放件的工位是多层旋转结构，由驱动机构驱动，能够精确定位，以便机械手2 放下后机械手3 能顺利抓取，冷却系统采用的风冷；

5）机械手3 的夹具和机械手2 的夹具相同，也是夹取零件的水口，以便机械手3 的夹具也能固定；

6）切边机冲切水口披缝的同时会进行计数，水口披缝自动下落进入料框中存储，当计数器达到预定设置的数量时，计数器触发加料信号；

7）机械手4、机械手5、机械手6 夹取的都是零件，这三个机械手的夹具需要根据不同产品设计不同夹具，底座上都配置有三个夹具工位，根据系统排产顺序，人工预先把要生产的产品夹具放置到夹具工位，由机械手自动更换夹具；

8）中转仓和成品仓是相同设备，但起的作用不同，中转仓的作用是为了调节压铸节拍和加工节拍不匹配问题，当压铸节拍比加工节拍快，则把一部分产品存入中转仓，当压铸节拍比加工节拍慢，则把一部分中转仓的产品取出加工，成品仓的作用是为了存储加工后的成品零件；

9）加工中心1 和加工中心2 是相同的设备，设置多台的主要目的是为了匹配压铸机节拍，根据不同零件的复杂程度，一台压铸机可能配置一台或者多台加工中心。

10）机械手6 给成品仓放零件的同时进行计数，当计数器达到预设的数量时，满仓信号触发，人工转移满料框到其他地方，并放入空料框，按下放框完成按钮，系统自动清零计数器，重新放件并计数。

2.3 局限性

此项目从运行到现在已经有两年时间，主要发现的问题有：

1）压铸机单机自动化：压铸机从原材料熔化到压铸的稳定性还需要提高；

2）压铸与加工节拍匹配问题：不同产品加工时间差别较大，平均加工时间较长，两台加工中心效率无法满足；

3）产品的切换：项目策划可以实现多种产品的一键切换，目前使用效果还不是太好，需要人工干预，切换调试时间较长。

3 结论

本文所阐述的全自动化生产流程，已经经过实际项目的验证，使用效果较好，利用料框、机械手、冷却台、中转仓、成品仓等与压铸机、切边机、加工中心的相互配合，达到从原材料到成品零件的全自动化生产，解决了目前遇到的危险性大，劳动强度高，质量不稳定，效率低等问题。