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产品技术

用机械手进行铝合金压铸件的自动化生产

文章来源:通博娱乐tbet88脱模剂配方人气:0发表时间:2016-06-29 11:23:52

 

文/意大利 塞昂卡尔罗・帕罗地

1、前言

对压铸工艺中最艰苦的基本操作工序采用工业机器人完成是较为合理的。由于机器人本身是一些能迅速接受指令,作出反应,并与指令系统的总成机构保持着联系的机器, 因此, 它能采用更为复杂的程序来完成铸件操作置序,并具有定向稳定、定位准确的特点。

而这些特点是压铸过程所特有的。

可能有人认为,压铸部分实现自动化仅意味着机械化取出,液体合金提取、压铸活塞及模具的润滑,那就过于简单化了。

这些手工的、基本的,并且至今纯粹是由工人操作的工序是能够实现机械化的。因为,这些工序令人疲乏,譬如人们在噪音、烟火、尤其炎热的恶劣环境内做这些工序。但是在全部自动化后的工序中,还会有其他有关生产和增产的重要问题存在,即可以想见:

A) 如何管理整个制造过程以避免损坏机器和铸模,减少废品的问题;

B) 生产质量监督问题。

上述两点通常是互相联系的,在工人作的光学检验后,一个报废的零件一般与机器的运转不正常或铸摸的不规则有关,这种情况需要立即采取措施以免过于损伤机器。因为,我们难以事先设想出一个十全十美的解决方法,也不能希冀有完美无缺的机器设备。而只能依赖在压铸过程中对工艺和压铸模的改善。这样,我们对能否全部实现压铸工序自动化的疑虑就可以理解了。

对于压铸件的生产工序自动化,我们已经找到一个令人满意的答案,即使答案还有待完善。除了对机器人的特点以及机器人和其他附件使用自动化的性能,专门作技术上的叙述之外,我们还需要做到:


1、对实行自动化工序前后存在的状况作一次比较(权衡自动化的利弊)。

2、作技术性分析。

A) 通盘了解实现自动化的问题。
B) 实现自动化的手段。

3、检验实行自动化和工作可靠性的结果(得出结论)。

2、权衡自动化的利弊

许多因素促使我们考虑铸件自动化生产的重要性。如果说我们的主要动因在于使工人摆脱在艰苦的环境中繁重的劳动的话,那么显然我们的第二动因就在于通过全面缩短各个生产环节来提高单位生产率, 缩小庞大的费用。此外,通过统一生产步骤和减少由于人的因素所造成的故障, 进而带来生产质量的提高,这一优越性是不可忽视的。

最后一点,在考虑到一个工人就能看管二台铸机,并只委以他监测生产的统计和负责将清理后的铸件运至最后加工的输送带上的任务,那么工厂有可能面临着减少铸造技术工人的问题。

人们同样估计产量平均增长30% 。相当于四台非自动化的机器对应的三台自动化机器进行相同的生产。当由于生产的增长必然出现购买新的设备时,如何做出选择,那么类似的调查具有举足轻重的作用。

再者, 我们作过这样的估计,一个由三人组成的流动组, 每一工作日可能足以控制由l2台机器组成的全自动压铸设备, 并保证日常保养。

我们能在这儿重新计算一下我们制定的引进自动化装置的有价值的赢利。购买12台设备及其配件加上每年的使用费用约为698,000,000里拉。

另一方面,我们估计:

根据新的生产环节, 十分合理地使用工作人员,年节约; 140,000,000英磅
产量平均增长率30% (按产品和机器都有变化考虑)为450,000,000英磅。
这里提供的是指示性的数值。

而且, 这样的计算, 除了大致的方法外, 不考虑多种因素的正反效果, 如模具的寿命、对其保养所增加的每次调换模具时的工作小时,所需要重开动机器的时间和必要的铸模更换量,以及还不考虑单位自动化机器的整个机械效率及其他。

但, 以上所指出的数字的宽大余额能使人们完全信任最后的结果。

3、 技术性分析

A) 通盘了解实现自动化的同题

当我们想到实现自动化生产时,就碰到了采用象机器人那样编制程序的机械装置和其它辅助力法完成操作采取代人工完成操作的问题。

在接受了运转程序和将这些程序存入电脑之后, 机器人就处于无止境的重复程序状态, 并按照人们事先绘制的活动线路和所属系统的机构进行联系。

但是, 假如在同一系统内可能发生意外故障, 事先没有预料到, 也没有通过适当的仪器显示并采取措施, 那么, 这种不同于人的机器人是不可能发现故障的。在这种情况下, 它应能够迅速地与其它机器和仪器设备进行联系, 并按那些机器和仪器设备发回的指令进行工作。

例如, 如果冷却箱上面的光电元件没有显示是否有零件, 那么就有可能是铸件整个或部分地留在压铸模里,机器人会自动停止工作,此时,在接到故障信息后,整个程序循环自动停止工作。

同样, 固定在冲切工具上的接近机械冲程末端的配套装置不下移。在当信号组没有显示模具上铸件已定位准确时,就会控制住冲切上模下移。这条生产线的其他操作过程也是如此。

使压铸工序自动化而保持不用工人,其真正问题在于配置机器、辅助装置和全部带有检测器的铸模, 其类型因为显示包括生产线停止工作的操作故障, 所以各不相同。

解决上述情况的办法是方便的, 至于其他情况, 曾经极难得到解决的办法, 在某些情况下, 甚至也不可能找到。

因此, 通过了一系列尤其是具有试验性的措施,我们努力避免这种类似的故障的发生,尤其是涉及到铸模的故障。例如我们已试图改变清理方法, 以便尽可能避免铸件的某些部分粘在铸模上和自动向排出器注油以避免排出器经常发生卡壳, 以使铸件的取出更得心应手。

一般来说, 选种措施在第二阶段即在同自动工序相适应的新的热处理方法建立之后, 就该实施了。

实践的结果在很大程度上是可以肯定的。要努力预防这些故障,也是一项长期而又困难的工作。然而, 自动程序却使人们轻而易举地解决了甚至超过原先想象和希望范围的问题。

在为某个铸件确定合金的最佳温度之后, 还要考虑到压铸模能否起到散热器作用这一因素, 这就引起了一个散热的基本问题,并且还得保持与原先建立的点相应的不变梯度, 以实现正常的生产条件。
当通过压铸模的散热量和用冷却流体循环减小的热量,与不断加入的铝水增加的热量趋于一致时,压铸模就达到了热平衡。压铸模温度在获得这些理想的条件后, 必须把它保持住。

如果真象我们刚才所说的, 铝水的温度、注入物质和外冷却这些因素不变,那么只有一种易于产生变化的因素了,即 工作节奏。它的影响是极为重要的, 因为在整个铸造程序中, 压铸入模的铝水量组成了唯一的实际热源。

然而, 如果一方面用试验中的方法来解决上述这些问题, 相对于操作是有一定危险性的, 但能抵销不用工人直接看管来控制压铸模的最佳状态和制造程序正常工作;另一方面, 没有工人,建立起的正常的工作节奏太大减少了铸造程序中的波动, 那么,其结果, 卡壳的危险就能事先估计到了。

B) 实现自动化的手段

在压铸件制造组实现自动化程序中, 我们选择了机器人这一解决方法。欲想了解其原因, 我们可举如下数例:

――选用机器人一般不包括机器调整的计划,也不包括对原有机器作大的机械改造;

――机器人是一种多用途的机器,在适应铸造零件的特殊要求时, 它能完成不同环节的自动化生产;

――为充分利用程序的各种可能性,机器人能在很短的时间里改变在原来那台机器上进行生产的形式, 同时适应不同的生产环节和压铸模要求 而这段时间也许比调换压铸模所要求的时间还要短;

――在经过必要的试验和在实践中证实了那些多少对实现可靠生产是重要的条件之后, 机器人就能改变与机器和确定的铸件有关的循环;

――对于铝铸件, 不规则地向铸模排出的危险,或部分卡在压铸模里的可能性使我们确信, 对于由各种不同铸件组成的浇铸总体进行空间控制是绝对必要的。由于要将延长循环时间的不同性质的系统分开,所以,只有机器人以它具有的适应特性能把铸件置于检测器的控制之下,而失时很少。

这就是我们决定在压铸工序中使用机器人,而不采用机械多于电子的装置的主要原因。

此外,出现一个选择让机器人操作工序和选择其他器械完成工序的问题,以便在循环时间里最太限度地使用机器人的最佳工作能力。

工作原理所需的工序中:

1)――取铸件,出模;
2)――制造的铸件在冲切工具上定位;
3)――为了能正确的实行以上所指出的定位工序,在水箱中冷却。

如能非常细心地编制机器八在铸模辅助工序上所能完成动作的程序, 那么, 指定
机器人执行润滑、冷却,特别是吹风冷却铸模的工序以使机器人完成各个不同阶段的生产,同样就有希望了。

然而人们过去认为机器人用于从压铸模中取出铸件放入冷却箱内,然后再返回到润滑位置,就损失的时间来看,是不可取的。

因此,人们更喜欢将注油管固定的装在前后模上,实现独立的润滑体系。这样, 就省去了新操纵杆的联锁时间,也消除了因添加了一个机械装置而引起的不可避免的停顿。

相反,在一定的时间里,对前后模的气压润滑之后,要注意情况,以便尽可能保证压铸模中那些即使被指示灯遗漏过去的毛刺和残渣也能清除干净 以后,根据我们所获得的试验结果,这道工序又被省去了,代由固定在前后模上的喷管送风来完成。

采用这一措施,我们得益非浅,即一个机器人可完成一些基本的工序,而同时进行和分阶段进行的流水作业的活动甚少,所有工序为浇注、冷却和润滑,这样,工作的时间只花在制作的铸件上了。

起初,人们担心,若切边工具上出现定位困难,由此产生的各工序阻滞就可能影响到压铸机的生产速度,因为定位的操纵和控制同这些工序有着密切的联系。因此, 我们设想发挥与切边工序不合在一起的压铸机和机器人作用的可能性。然而,这种谨慎是多余前,因为,由于切边机换零件,产生的循环停顿几率是极小的。

再者, 切边机是以这样的速度工作的,即在发生系统性故障情况下,它能够通过一个工人的干预暂停机器人工作,在这段时间里赶上压铸机的生产速度。

由于对切边工具的精心看管,使其始终保持最佳工作状态,以避免可能发生的卡模和粘模,我们才获得了这些积极的成果。

总之,清除切边碎屑,这个在开始时存在不少困难的问题,已分别通过吸力和喷气两种清除方法来解决。免去让刚制作的还发热的铸件经过那些手工操作过程中, 在清理之前认为是需要的一系列中间存放和中间工序,这一事实使得浇铸总体或铸件直接进入了切边机上,这对铸模和冲切机是有不少益处的。

当我们尽量使铸模保持良好的工作状态,那么,由于我们上述的原因造成的阻滞情况就开始明显地减少了。此外,人们一定会考虑到这样一个事实: 自动化涉及到对原有的那些不完备的机器进行改造和直接更新(这似乎在自动化过程中增加了所担负的耗支)。那么,我们应当从另外一方面想一下,工作条件的稳定性大大延长了压铸模的使用寿命,甚至还涉及到铸件生产的数量。 由此,人们可以证实,在自动化方面,同样达到了一种良好的平衡。

4、关于实行自动化及其可靠性结果的检验

现在让我们看一下,铸造方面二年多开发使用机器人所达到的成效。

首先, 完全证实了各组产量增长的数据。根据所制造的铸件形状和用于生产的机器量, 产量平均增长48.7% 。这样, 每天二个工作组一年可节约700,000,000 里拉左右。

另外实际情况表明,实行自动化生产后,实际使用的工人比原先预计的要多。这是因为人们喜欢在每个自动生产组里保持有一个人控制一个生产单位,而不是由一个工人管二个自动生产组。然而,人们不仅是因为这个工人监测生产统计, 而且还因为他要监测制造的铸件总数。此外,还要他完成过去交给精加工车间做的清理工序。

这是由于一方面自动化生产控制良好,而废品很少;另一方面能避免机器在工作中发生的绝大部分故障, 而且还有使人工系统和自动系统间的损失率保持不变的成果。

事实上,较长的压铸模使用寿命不仅大大降低了成本而且也大量减少调换铸模的次数(实际上,铸模从生产40000个铸件提高到80000个铸件,最多时超过实际更换工序前的100,000个铸件), 因此,人工系统里原先估计的l0% 损失率减至5%, 就是在精心保养维修自动化所添加的机械装置而需要停顿时,损失率也没有超过这个数。

我们列举例来核实和正确评价这个成果:

让我们检验一下双面浇铸总体的情况--l27型速度箱罩:

――一双面压铸总体的重量,10.200千克
――一完成铸件的重量 4.000千克

1、人工操作工序的技术数据如下:

――每小时生产64件
――劳动力利用率96% , 包括生理因素
――铸件操作量每小时336千克
――实际压铸时间0.938分钟, 每组一个工人
――实际冲切时间0.408分钟,每小时冲切量147件,每组0.3 个工人根据传统的生产循环,使用以下的技术方法制造铸件
――一个带自动配料装置的炉子
――一台1500吨的机器
――一台1500吨的机器
――一台20吨的清理压力机
――一台冲切机
――一个空气冷却储存器,它能容纳压铸机在二十分内生产铸件,使铸件在冲切前冷却。工人用二十分钟的时间冲切压铸机每小时生产的产品。
――润滑枪,外冷却和铸模吹风, 这一切都由人工完成
――滑塞和压铸模活动件润滑枪

2、这种生产方式的生产效率达95% ,总损失率为18%, 其中包括换铸模、清洗和启动机器的工序所致的损失。

自动化生产的情况:

――每小时生产96件
――劳动力利用率达57%在空歇的时候,清理连接线路。
――铸件操作量384千克/小时
――实际浇注和冲切时间,0.65分;一个工人看管自动化循环系统使用以下装置
――一个有自动配料装置的炉子
――一台l500吨的机器
――一台20吨的冲切和清理机
――一个机器人
――一个铸件冷却箱
――铸模润滑、冷却和吹风设备,这种自控设备是由FLAT设计和制造的,它通过固定和话动板上的喷射器供给润滑剂和气体的混台物。
――通过压力润滑剂循环装置对排出器和型芯润滑的设备
――压型活塞润滑装置
――安全,测试仪器装置

这样组成的系统,其效率为90% ,但由于要调换铸模,启动机器和清洗,总效率均达82% 。

由上面的数据比较而得出制造l27型变速箱的每零件可赢得0.696分钟; 在保持有一个工人控制铸件,机器和各种装置的同时,二个生产组负责的机器每天实际生产1632个铸件,这样就赢得相当于每天20小时的劳动力(也就是每天2.4个工人)。

如果分三组来生产, 每天劳动力将增长26.7小时 等于每天增加3.4个工人。 在这种情况下, 生产力增长50% 。

4、综述

如果人们要使小型机器或小批量生产自动化,可能就要改变选择的生产循环和方法。但原则和存在的问题可能就不会改变,只有循环可能根据最大单位产量的探索而变化。

显然,倘若自动化对小型机器有利,那么, 应该对各种情况都加以研究。应该考虑如用低功率的机器制造小铸件, 而实行自动化后铸件的价格会越来越高的后果。

为能造出价格合理,高质量的压铸件,压铸机应配备一些仪器。


如果,另一方面,自动工作的辅助设备装在机器和现有的铸模上,也考虑到较大的原始投资,那么, 由于废品较少、产量高、人员少而获得经济上的成效,显然这将是理想的。

但这并不是压铸自动化仅有的优点,它还有其它特别的动因:

1、 目的在于使到处存在的技术可能性能取消艰苦的工作岗位,因为这个工作艰苦人们很难找到工作人员, 即便找到也很难留住他们, 这与此项工作需要有长期工作经验的工人是矛盾的。

2、目的在于使工人能从事体力消耗较少的工作,而要求工人有更多的技能。

3、解决寻找从事专业工作的懂行工人的问题。

4、在负责监视和控制机器的自动化工作组中,利用较强的责任心,来减少体力消耗的可能性。

实行自动工序一开始是极为困难的,不仅是由于许多新的技术条件,而且是由于对整个设备,包括使用装置的操作与维修保养的自动化要求的适应性,所以它必定有一个困难时期。

就选择和使用辅助装置来说,不仅在理论上会出现不可避免的技术负荷,而且这种负荷的出现在于有必要建立一系列实践性的、非技术程序的即完全直接的措施。

劳动经济原因证实了实行除压力铸造外的自动化而产生的不可避免的经济负荷(就好象我们刚才所看到的,一台150O吨的机器,投资达53百万里拉左右)。这种经济负荷能摆脱劳动经济原因。至少在象我们现在这种情况下 正如我们企业所获的经验表明,在引进完全可靠的机械化设备的同时,技术能提供改善劳动条件的可能性。

如果在极为短的期限里,能逐步减少这方面的投资,那么,压力铸造工序的自动化才是真正有利的。



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