制芯过程中的应用优化

图6-6　机器人压铸型喷涂料装置

对于一些复杂的铸件如汽车发动机缸体来说，其砂芯被装配到一起时就会变得非常重，往往达到50kg以上。而且由于各种化学黏结剂、脱模剂的使用，会产生大量的灰尘及有刺激性的气体。这样使装配工作的条件变得非常令人难以忍受。如果每天用手工来搬运大量的如此重的工件，工人的劳动强度就会很高。但机器人可以在有灰尘及有刺激性气体的条件下得到很好的保护，只需加上防护罩即可。它可以不知疲倦地工作，同时还能保证很高的精确度。

下面介绍机器人在铸造厂中应用的一些实例。

德国Einsenwerk Bruehl铸造厂是目前世界上最大的专业化铸造厂之一，年产灰铸件200000t，主要生产各种不同类型的汽车发动机缸体。在该厂的制芯车间内，有许多独立的制芯生产单元，它们的生产任务也各不相同。

图6-7为一个制芯生产单元，它的主要任务是生产用于汽车发动机缸体的组合芯子。该单元的主要设备包括一台射芯机、一大一小2个机器人和2个中转工作台。大的机器人的工具是气动夹具，小的机器人的工具是自动射钉机。该单元一次可以生产一组芯子，其中包括2个水套芯和2个机座芯，并由机器人把它们装配成一套发动机缸体组合芯。砂芯是由一台采用冷芯盒工艺方法生产的射芯机来制造的，射芯机的生产率为每40s一组。

首先，射芯机将射好的一组芯子自动送出机器，然后由大的机器人将整个一组芯子从射芯机中取出，并用塑料做的刷子将砂芯上的毛刺刷干净。随后，大机器人在一个中转工作台上将这一组芯子装配到一起，但并没有将其固定在一起。然后该机器人即离开这组芯子。这时，装备有自动射钉机的小机器人就会用螺钉将芯子固定在一起。在小机器人固定芯子的时候，大机器人移动到另一个中转工作台，将已经装配并固定在一起的另一组芯子带走，然后将这组芯子浸入到一个涂料池内，使芯子能够均均匀地沾满涂料。最后将上好涂料的芯子放在传送带上，转入下一生产单元。

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图6-7　机器人制芯生产单元

这个机器人生产单元可以完成清除毛刺、装配、上涂料和堆放芯子的任务，并且有很高的生产率。1h之内可以生产180套发动机缸体的芯子，每天工作16h的产量为3880套，一年按250天计算，则年产量为720000套。另外，这个生产单元同时具有柔性化的生产特征。如果需要更换芯子种类时，只需更换芯盒和机器人的夹具即可。这些工作可以在很短的时间内完成，从而保证了生产的持续性和高效率。同时，由于发动机水套芯的壁厚非常小，砂芯刚从射芯机中取出时其强度并不是很高，如果用人工或其他方法搬运是很容易造成破损的，但采用机器人来处理时，机器人可以保证搬运过程的平稳性，从而大大降低由于搬运而产生的砂芯废品率。

图6-8 （a）所示为美国印第安纳波利斯铸造公司为生产柴油机发动机V8汽缸体于2001年建成的机器人制芯系统。该系统由3台自动化冷芯盒制芯机、11台机器人及一条传送带所组成，每天生产1500套单重约205kg的砂芯组合[见图6-8 （b）]。

图6-8　机器人制芯系统

（a）该系统11台机器人中的一台的工作情况；（b）组装好的柴油机铸铁V8汽缸体砂芯组合

位于德国西南部Dillingen的Alucast铸造厂采用由冷芯盒砂芯组成的 “精确砂型”生产轿车铝合金缸体和缸盖，年生产能力为2000000件。该厂有数条 “精确砂型”生产线，每条由顺序排列着的8台射芯机及数台机器人所组成 （见图6-9）。其砂芯的组装是利用芯盒的定位装置来进行 （见图6-10），因此是十分精确的；而且砂芯组装是靠芯头的构造和尺寸配合来实现，并不需要进行黏合或用螺栓连接。

法国雷诺汽车公司FDP铸造厂采用垂直分型无箱射压造型机DISAMATIC2070生产汽车发动机铸件缸体，在一条造型线上要生产14种不同的缸体。该厂采用机器人将装配成一个整体的砂芯下到下芯机的下芯框中，然后再由后者下到砂型内。由于不同缸体的砂芯几何形状不同，所以机器人需要有与之相应的专用夹具。图6-11中可以看到机器人正在利用其夹具抓住一套砂芯。