基于铸件柔性自动加工线的加工全流程方案设计.pdf

第5 9 卷第2 期Vol.59No.2中国铸造装备与技术CHINAFOUNDRY MACHINERY&TECHNOLOGY2024年3 月Mar.2024基于铸件柔性自动加工线的加工全流程方案设计毛辉，田学智，常涛，李勇华（共享智能铸造产业创新中心有限公司，宁夏银川7 5 0 0 2 1）摘要：为了减小传统铸件加工方式机床开动率低、柔性低、工人劳动强度大造成的生产率低下和加工成本高等影响，阐述了一种基于铸件柔性自动加工线的加工全流程处理方案，可以有效的提升机床的开动率，减少劳动强度，并实现加工全处理流程的高度自动化。关键词：铸件；柔性；自动加工；全流程；开动率中图分类号：TG248D0I:10.3969/j.issn.1006-9658.2024.02.020传统铸件加工形式，大都是采用单台机的方式，且加工完毕的后处理工序分布较散、自动化程度不高、工作环境差。单台机的形式机床刀库库位少或机床无法自动换刀，因铸件加工工序多,在机床进行手动换刀时，机床处于停机状态，就会降低机床开动率，刀具的种类也会制约机床加工产品的范围。在实际生产中，为保证机床的开动率，大部分采用一人一机甚至多人一机的配置，这样就会导致用人成本增加。因此,如何提高机床开动率，减少工人劳动强度，提高企业生产效益是一个需要解决的技术难题。本文阐述了一种基于铸件柔性自动加工线的加工全流程处理方案，包括加工、清洗、检测、喷砂、喷漆等关键工序，可实现工件由毛胚至精加工人库生产全过程，且生产过程高度自动化，可有效提高机床开动率,降低劳动成本。1方案布局设计加工全流程方案布局共分为两大车间：加工车间和库房车间。加工车间主要包含待加工铸件缓存区域、铸件加工区域、喷砂房、防护区、清洗房、三坐标房及收稿日期：2 0 2 3-1 0-1 7；修订日期：2 0 2 3-1 1-2 1作者简介：毛辉（1 9 9 6 一），男，学士，主要从事智能铸造工厂方案设计。E-mail:3文献标识码：A文章编号：1 0 0 6-9 6 5 8(2 0 2 4)0 2-0 0 8 9-0 5-89-刀具房。库房车间主要包含喷漆区域、涂油包装区域及加工件存储区域。具体加工流程为：毛胚铸件由转运工具转运至加工车间待加工缓存区域暂存，铸件需加工时，由转运工具转运至铸件加工区域进行加工，加工完毕后转运至清洗房进行清洗，清洗完毕后在三坐标房进行三坐标测量，测量完毕后转运至防护区进行加工面防护，之后转运至喷砂房进行喷砂，喷砂完毕后转运至库房车间喷漆区域进行喷漆，喷漆完成后转运至涂油包装区域进行涂油、包装，完成后由转运工具转运至加工件存储区域进行存储，等待发运。通过以上流程设计，可以实现毛胚铸件至加工完毕后的包装发运，实现加工全流程。2详细方案设计2.1铁铸件柔性自动加工线设计铸件柔性自动加工线由卧式加工中心、装载站、RGV小车及托盘放置模块组成。加工中心并列排置在一条线，装载站放置在机床中间，机床前端为RGV小车运行区域，主要由RGV小车和行走轨道组成，RGV小车后方为托盘放置模块。具体加工流程为,RGV小车将带有夹具的空托盘转运至装载站，操作人员通过行车将工件吊运至装载站，然后通过托盘上的夹具将工件与托盘连接第5 9 卷中国铸造装备与技术喷砂房防护区清洗房三坐标房刀具房待加工铸件缓存区域铸件加工区域加工件存储区域Y涂油包装加工件存储区域加工件存储区域图1 车间布局设计固定，固定完毕后RGV小车将托盘转运至机床直接进行加工或者放置在托盘放置工位进行暂存，当加工完毕后，RGV小车将托盘从对应加工中心取出，然后送至装载站进行拆卸或暂存在托盘放置工位进行存储。拆卸完毕后，铸件由转运工具再转运至下一工序。该条柔性加工线所配备的加工中心机床具有双托盘交换装置，可实现一托盘位在机床加工区加工，另一托盘位在等待位等候，当加工区的工件加工完毕后，双托盘交换装置立刻旋转，将加工完毕的工件旋转至等待位，将待加工件旋转至加工区开始加工，此过程可控制在1 0 s以内，极大的提高了机床的开动率,RGV小车收到加工完毕的指令，会自动将加工完毕的工件叉走并替换为下一个待加工件。每台加工中心配有独立刀库，每个刀库存刀数量最多可达1 6 0 把，可以满足多品种订单的加工要求。RGV小车后方的托盘放置模块可以根据实际生产情况进行扩展，可以存放装载好的待加工件、已加工件及空托盘。当加工中心在进行加工工作时，操作人员可继续在装载站进行装载工作，当装载完所有工件后，操作人员即可离开机床，整条柔性加工线会根据加工计划进行全卧式加工中心装载站RGV小车托盘放置模块图2 铸件柔性自动加工线布局图-90-毛辉，等：基于铸件柔性自动加工线的加工全流程方案设计第2 期配比水箱热风发生装置RGV小车清洗房房体一加热水箱高压清洗机/蓄水池图3 清洗房布局图自动加工，无人值守，达到“黑灯工厂”的效果，这样可以较大的减少人力资源，提高生产效率。柔性加工线还可以与第三方平台对接，实现订单下发及数据采集，实现信息化生产。2.2铸件清洗房设计铸件清洗房主要由清洗房房体、RGV小车、配比水箱、加热水箱、热风发生装置、高压清洗机及蓄水池组成。清洗工艺流程为：转运工具将工件转运至RGV小车，RGV小车将工件送至清洗房，加热水箱的水通过高压清洗机加压后，由人工拿着软管对工件表面进行清洗，清洗产生的废水会收集到蓄水池进行暂存，最后通过水泵抽取至废水处理设备进行处理。清洗完毕后人工拿气枪对工件表面进行吹扫，最后通过热风发生装置对工件表面进行烘干处理。为满足不同顾客需求，除配备加热水箱外，还配备配比水箱用来配比清洗剂，当顾客要求用清洗剂清洗时，将加热水箱中的水加入到配比水箱，之后根据配比要求添加清洗剂进行配比，配比完成的清洗液再由清洗剂加压喷射。加热水箱温度、高压清洗机的喷射压力及热风发生装置温度和风量均可调节，以适应不同顾客的要求。清洗房室内顶部设置了风机及冷凝器，当进行清洗工作时，室体内的水雾由风机先抽至冷凝器冷凝，冷凝结束后气体将由烟卤排至室外。2.33三坐标房设计三坐标房主要由三坐标房房体、三坐标设备、悬臂吊组成，主要作用为工件加工完毕后的形位公差检测。检测工艺流程为：转运工具将工件转运至三坐标房外，之后由悬臂吊设备将工件由房外转至房内三坐标设备工作台进行检测，检测完毕后再由悬臂吊将工件转至屋外。因三坐标设备精度较高，检测结果受温度影响较大，所以三坐标房配备空调，使室内温度可以保持在2 2 左右。工具柜三坐标房体三坐标设备悬臂吊图4三坐标房布局图2.4喷砂房设计喷砂房主要由喷砂房房体、RGV小车、除尘系统及喷砂设备组成。喷砂工艺流程为：工件由转运工具转运至RGV小车，RCV小车将工件转运至喷砂房，人工通过手持喷枪的形式对工件进行喷砂作业，喷出的钢砂落入地坑后由螺旋输送至喷砂回收设备，经过分离工序后再次进入喷砂罐中，实现重复利用。喷砂房室体设置了除尘系统，-91-第5 9 卷中国铸造装备与技术除尘系统喷砂房房体RGV小车喷砂设备图5 喷砂房布局图下件位上件位区区烘干房流平房喷漆房3总结喷漆房废气收集装置烘干房加热装置图6 喷漆房布局图采用上进风、下抽风的形式将灰尘向下压，可以保加热装置，热风温度可调，进风方式为下进风上抽证操作人员有一个较好的操作视野，吸走的空气风，便于工件更好的烘干。经过过滤后通过烟卤排至室外，按照环保要求，烟岗的高度应不小于1 5 m。喷砂作业结束后，由RGV小车将工件转运至室外。2.5喷漆房设计喷漆房主要由上件位、下件位、喷漆房、流平房、烘干房、喷漆房废气收集装置、烘干房加热装置组成。喷漆工艺流程为：工件由转运工具转运至上件位附近，操作人员上件后，工件自动运行至喷漆房进行喷漆，喷漆完毕自动运行至流平房进行流平，流平结束后自动运行至烘干房进行烘干，烘干结束后运行至下件位，由人工在下件位卸下工件。喷漆线工件流转方式采用自行葫芦方式，自行葫芦可在固定轨道上按照节拍要求自行行走。喷漆房配备有废气收集装置，采用上进风下抽风形式，这样操作人员视野更加清晰，烘干房配备有基于铸件柔性自动加工线的加工全流程方案可以有效的提高机床开动率，减少工人劳动强度，在实现全流程加工的要求下，各个工序高度自动化，工作效率及企业效益得到较大提高，而且自动加工线还可以与信息化系统集成，实现订单下发、加工程序下发、数据采集及机床监控等功能，真正实现由制造向“智造”发展。参考文献：顾荣,文西芹.一套柔性加工制造系统的设计机械制造与自动化,2 0 1 3,42(6):40-43.2方德强.机械加工制造中自动化技术的实践探究.河北农机,2 0 2 3(5):5 5-5 7.3曹艳政：自动化技术在机械加工中的运用，电子技术，2023,52(06):134-135.-92一毛辉，等：基于铸件柔性自动加工线的加工全流程方案设计Design of the whole process based on casting flexible automatic machining lineMAO Hui,TIAN Xuezhi,CHANG Tao,LI Yonghua(Natinal Intelligent Foundry Innovation Center Co.,Ltd.,Yinchuan 750021,Ningxia China)Abstract:In order to reduce the impact of low productivity and high processing cost caused by low op-erating rate,low flexibility and high labor intensity of machine tools in traditional casting processingmethods,a whole process processing scheme based on flexible automatic processing line for castings isexpounded,which can effectively improve the starting rate of machine tools,reduce labor intensity,andrealize a high degree of automation of the whole processing process.Key words:Casting;Flexibility;Automatic processing;Whole process;Operating rate第2 期致敬最高的山有多高，需要登上去才知道。还能更高吗？是的，我们测量过，一次，再一次。带登科学的山峰，也是如此，每一次伟大的登顶，都是由一个个平凡的脚印铺就。创新的登者中国科学技术协会中国科学技术协会第十次全国代表大会93