缸體鑄件自動化打磨方案設計

（合肥江淮鑄造有限責任公司，安徽合肥 230031）

隨著社會的發展，就業范圍的擴大，鑄造行業因為是有名的苦、臟、累的行業，招聘工人越發困難，清理工序升級改造迫在眉捷；另外隨著機器人集成的發展，越來越多的機器人被應用到鑄造行業清理工序中。本文結合車間實際生產環境進行缸體鑄件自動化打磨方案設計。

1 工況介紹

缸體鑄件清理工序工藝路線如圖1 所示。

圖1 缸體鑄件清理工序工藝路線圖

缸體鑄件基本參數見表1.

表1 缸體鑄件基本參數

缸體鑄件自動化打磨部位如圖2 所示。根據缸體清理工序流程，缸體鑄件人工打磨部位主要為上、下型出氣針/片、油底殼處內澆口、兩個端面的披縫。

圖2 1.5TGDI 汽油機缸體毛坯缸體打磨部位示意圖

2 缸體鑄件打磨產能規劃

根據現有缸體清理流水線生產工藝統計各工序生產節拍見表2.

表2 清理工序節拍

通過計算機仿真模擬，打磨上、下型出氣針/片、油底殼處內澆口，每件缸體需要120 s，根據現有節拍需求至少需要兩臺打磨設備（雙工位）才能匹配產能。按照設備開動率85%計算，每月工作26 天，每天20 h 計算缸體年打磨量31.8 萬件，滿足現有需求。適當考慮后期產能增長需求規劃按三臺設備進行打磨，一臺機器人進行上下料。

3 缸體鑄件打磨（工藝）基本布局

根據現場場地需求，自動打磨設備只能放置在手持拋丸機后面進行布置，見圖3 方框內。

圖3 中規劃了三臺打磨設備和一臺機器人上下料，包括了后期增加產能規劃，目前打磨設備區域見圖4.

圖4 中物料運轉順序為：缸體鑄件經手持拋丸機后缸蓋面朝上，經過機動輥道運送圖中②位置前方光電開關處，輥道停止轉動，支撐缸體托板升起，視覺系統進行拍照定位，抓取機器人進行抓取放置在打磨房夾具內，夾具通過壓力開關進行夾緊，打磨房內機器人進行打磨，打磨好后設備窗口打開，抓取機器人取件放置圖中13 處，機動輥道輸送到人工修整以及檢驗區。

4 缸體鑄件打磨單元及機器人選擇

缸體鑄件打磨單元主要由一臺負載210 kg機器人（KR210 R2700）抓手進行打磨，為減少機器人的上下料時間，打磨單元內布置雙工位夾具；抓取機器人考慮到抓取夾具重量以及抓取缸體的重量選擇負載300 kg 機器人（KR300 R2500）.

5 缸體鑄件抓取面的選擇

采用機器人上下料，為方便抓取缸體，缸體抓手采用以軸瓦圓弧為導向，缸體兩個端面為夾緊面，再加以輔助支撐。當缸體毛坯進入到規定位置經視覺系統識別引導后，機器人抓手打開放置缸體兩個端面，其中一端通過氣缸移動進行夾取缸體（見圖5），然后通過抓手旋轉180°放置在打磨定位夾具上（見圖6），其抓手結構見圖7.

6 缸體鑄件打磨夾具定位點選擇

缸體鑄件生產工藝一型兩件，采用臥式澆注方式；砂芯由帽芯、水套芯、缸筒芯組合而成，砂芯為一個砂芯兩個產品。根據鑄造生產工藝特性，采用缸蓋面（砂芯形成）上三點作為定位面，選擇缸筒作為定位孔，缸筒采用氣缸進行夾緊。具體工作流程為：缸體鑄件通過機器人抓取放置在夾具上，當壓力開關壓縮后檢測信號后，缸筒夾緊機構進行拉緊后夾持缸筒，機器人進行打磨（見圖8）.

圖4 缸體鑄件自動打磨布局圖

圖5 缸體毛坯在輥道抓取狀態

圖6 缸體毛坯放置夾具狀態

圖7 機器人抓手結構示意圖

圖8 缸體毛坯夾緊狀態

圖9 缸體毛坯打磨夾具

為了多品種缸體毛坯進行快速切換，所有夾具采用模塊化設計。設計原則如圖9 所示：圖中2 夾緊缸位置不動，然后根據缸筒間距調整圖9 中1 夾緊缸，再根據缸體鑄件缸筒間距1 與2 距離配置缸蓋面定位塊，定位塊上增加定位點以及壓力開關。

7 結論

缸體鑄件自動打磨后清理人員由原來每班13人減少到6 人，人工成本每年下降約70 萬元，預計5 年多可收回投資。缸體打磨任務主要采取以檢驗缸體為主，打磨為輔的工作模式，使缸體鑄件質量控制更加穩定。

由于公司場地原因，方案中打磨設備放置在二次拋丸后面，有條件企業可以把打磨設備放置在二次拋丸前，這樣打磨后再進行拋丸，缸體鑄件表面質量更美觀。

采用鑄件自動化打磨后對產品尺寸要求更高，生產過程控制更嚴格。為方便缸體鑄件打磨，缸體鑄件打磨設備采用激光檢測，本項目自帶激光檢測系統，根據缸體模號，調用相應程序打磨（有需求情況下），也可以不采用激光檢測，由于本公司采用一型兩件產品，只有兩個模號檢測，采用激光檢測生產效率高。

缸體鑄件打磨夾具設計時采用砂芯面定位，可以避免缸體外模尺寸錯型導致的誤差，尺寸精度更加穩定。同時定位點或夾緊點設計應避開砂芯分型線以及排氣塞位置，從而使定位更加準確。