方案大师:3 典型自动化生产线设计方案 3.1 铝合金浇铸自动化生产线

3 典型自动化生产线设计方案

3.1 铝合金浇铸自动化生产线

3.1.1 浇铸基础知识

将铝锭加热熔化,铝液温度控制在740~750℃,倒入模具内,冷却成型。

常见的摩托车发动机的壳体就是采用重力浇铸成型的。

深度阅读:

  1. 浇勺种类:https://www.cad2d3d.com/post-1373.html
  2. 铝合金浇铸自动化方案注意事项:https://www.cad2d3d.com/post-1062.html
  3. 浇铸现场除尘出气装置:https://www.cad2d3d.com/post-1194.html

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图50发动机缸体铸件

铝合金浇铸主要涉及到熔炼炉、保温炉、浇铸机、模具等。

铝合金浇铸自动化生产线目前还是人机结合,人工完成模具吹扫、刷涂料、放滤网、取件,机器人完成铝水自动浇铸。

3.1.2 发动机缸体浇铸工艺流程

人工取件机→人工清扫模具→人工刷涂料→人工放滤网→人工预约浇铸→器人从保温炉取液→机器人浇铝水→浇勺氧化皮吹扫

铝合金铸件后续工序:冷却→震砂→切冒口

3.1.3 发动机缸体浇铸生产线组成及布局

发动机缸体铝合金浇铸自动化生产线由保温炉、机器人(含基座、第七轴、浇勺)、去氧化皮装置、安全防护装置和电气控制系统组成。

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图51浇铸自动化生产线布局

3.1.4 浇铸节拍时序

单台浇铸机工作节拍为180s,机器人给完成1台浇铸机的浇铸需要用时35s,因此1台机器人可满足5台浇铸机的浇铸。

表5机器人节拍时序表

序号 机器人动作 时间s 备注
1 机器人从等待位行走至保温炉取液位 3  
2 机器人取液 6  
3 机器人行走至浇铸机接液口 10  
4 机器人将铝液倒入模具内 6  
5 机器人行走至吹氧化品装置 3  
6 浇勺吹氧化皮 5  
7 机器人返回初始位 2  
  合计 35  

表6浇铸机节拍时序表

序号 浇铸机动作 时间s 备注
1 浇铸机开模 2  
2 人工取件 5  
3 人工吹扫 5  
4 人工刷涂料 10  
5 人工放滤网 5  
6 机器人浇铸 6  
7 浇铸机合模 2  
8 冷却 145  
  合计 180  

铝合金浇铸节拍计算说明:

重力浇铸机生产节拍120s~180s,而机器人在35s~40s之间,一般都是1台机器人给4~5台重力浇铸机浇铝水。

3.1.5 浇铸自动化配套设备详述

3.1.5.1 保温炉

表7 保温炉规格参数表(仅供参考)

序号 项目内容 规格值 备注
1 铝液保持容量 4000kg  
2 出铝量 1.0t/h  
3 取水口离地面高 约500mm  
4 取水口铝液温度 700~720℃  
5 控温精度 ±5℃(自动控温)  
6 取水口铝液和保持室(炉膛)铝液的温度差 ≤20℃  
7 升温速度 8~12℃/h  
8 取水口、除气室铝液温度差 ≤15℃  
9 除气室铝液温度 710~740℃  
10 燃烧及温度控制方式 自动点火变频器调速  
11 电源 3P 380V 50Hz  
12 电力消耗 ≤2kw/h  
13 烧嘴功率 Max 20×10000kcal/h  
14 使用燃料 天燃气(实际热值8400kcal/Nm3,供气压力7~9kPa,流量10~12Nm3/h)  
15 燃气消耗 ≤10±1.0m3/h(保温状态,加入铝液温度需≥680℃)  
16 炉内氧化烧损(无故障连续工作3h以上) ≤0.8%(保温状态,加入铝液时除外)  
17 保温炉外壁温度 ≤环境温度+35℃  
3.1.5.2 重力铸造机

重力铸造机指实现金属型重力浇铸的开、合模及取件的机器。

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图52翻转式重力浇铸机

3.1.5.3 机器人

浇铸机器人需要选用防护等级IP67的铸造版机器人,根据第7轴和浇勺的重量及尺寸选择合适的机器人,一般第七轴重量70kg,铝水重量30kg,通常可以选用FANUC R-2000iC/165F机器人。

3.1.5.4 第7轴及液面探针

第七轴是用来旋转浇勺的,为了减少高温铝水对机器人的影响,第七轴长度通常在500mm以上。

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图53机器人第七轴及浇勺

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图54机器人浇勺

液面探针用来检测铝水液面高度,采用金属导电的原理,当探针接触到铝水后,电路接通,发出到位信号,机器人开始要求铝液。另外越来越多的保温炉自带了液面高度检测传感器,采用非接触式激光位移传感器,精度±3mm,实时检测液面高度。

3.1.5.5 浇勺

浇勺使用来舀铝水的,分不锈钢材质和陶瓷材质,不锈钢材质浇勺较重,而且保温性能不如陶瓷浇勺,但陶瓷浇勺价格较贵且易碎。

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图55陶瓷浇勺

3.1.5.6 吹氧化皮装置

采用压缩空气将浇勺表面的氧化皮吹掉,吹扫动作由电磁阀控制,时间长短可在触摸屏上修改。

压缩空气吹管可以直接将固定在第7轴上,调整吹管末端角度,对准浇勺表面氧化皮,将其吹掉,或者单独做一个吹氧化皮的装置,内部四周布置若干压缩空气吹管,机器人将浇勺放到吹氧化皮装置内,压缩空气将浇勺表面氧化皮吹掉。

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图56铝合金氧化皮

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