长泰机器人公司实施东风汽车缸体、缸盖机器人打磨清理线

• 关键词：长泰机器人
• 摘要：​长泰机器人公司实施的东风汽车缸体、缸盖机器人打磨清理线（以下简称“东风清理线”），开创了全新的铸件清理模式。

长泰机器人公司实施的东风汽车缸体、缸盖机器人打磨清理线（以下简称“东风清理线”），开创了全新的铸件清理模式，主要的工程创新包括：

1）改善清理作业环境。东风清理车间原来主要依靠手工打磨，清理场地遍地开花，到处是工作场地，到处都是扬尘点，粉尘和噪音问题严重，尘肺病发病率高。通过机器人实现铸件自动化清理，并配备安全房和除尘排屑系统。使原有生产造成的粉尘得到有效控制，噪音控制在80dB（A）以内。

2）降低劳务用工风险。东风清理车间原有劳务工53人，平均年龄46岁（车间工作平均7.5年）。年龄大，劳务用工风险高。未来三年，东风清理车间员工差额在30人以上，招工难问题突出。本项目建成投产后，直接减少清理和转运工人30人以上，有效降低劳务用工风险。

3）改善清理工艺。东风清理车间原有设备落后，主要依靠手工打磨。人工清理易遗漏，效率低，清理质量难以保证，且劳动强度大。建成的东风清理线包括循环输送辊道，自动脱料机，工件和工装的自动分离；工装自动回收、工件自动转运；铸件自动输送等，实现多单元联合自动化作业。优化工艺的同时减少各工序的转运次数。

主要技术指标

1）以6B发动机缸体为例，生产节拍115秒/件。

2）加工的披缝根部厚度超过10mm，残根尺寸最大30mm。

3）清理覆盖率大于90% ，清理一致性大于98%。

4）安全房外打磨噪音<80分贝。< p="">

5）具有铸件的尺寸、位置误差检测功能，能确定当前铸件空间坐标，自动纠正机器人清理加工路径。在长度900mm范围内，清理后残根<1mm。< p="">

6）对加工系统运行进行在线状态监控，实现系统异常状态及时报警与处理；报警响应时间小于0.1秒。

7）交互式智能软件，完成特定型号工件生产数量统计，良品率统计，班组生产数量统计、刀具寿命统计、故障报警信息记录等功能。

与国内外先进水平的比较

本项目属于国内首创，东风汽车缸体、缸盖机器人打磨生产线也是国内首条进入产业化的发动机缸体、缸盖机器人自动化清理项目。与国内外同行业技术相比，整体技术国内领先，部分技术达到国际先进水平。国外有同类产品，但在以下方面很难适应国内的铸造环境和铸造要求：

1）对来料的残根和披缝的高度、厚度，即残余量要求较高；

2）对经过落砂和抛丸后的工件洁净程度要求较高，不允许有粘砂和浮砂存在；

3）耗材成本高，是我们自主研发设备的2 ~ 3倍以上，生产成本高。

综上所述，我们的产品在适应国内铸造行业的现状和要求、价格、使用成本、售后服务等方面具有明显优势。

推广应用的经济效益

推动铸件后续处理中各工序的装配朝自动化、智能化、高效、环保等方向健康发展，达到国家提倡的“高效、环保、绿色铸造”的发展政策。目前铸造厂从业人员最多、设备最简陋的环节绝对是在清理工序，从长远考虑这绝对是铸造厂提高生产力和降低人力成本的重要环节。当前市场上打磨工人的成本已经超过8000元/月，标准清理单元用于完成缸体、缸盖清理至少可替代8名清理工人，2-2.5年即可收回投资成本。中国作为全球第一大铸件生产国（产量约占43%），预计未来五年国内需求超过100成套，潜在市场规模超过40000万元人民币。同时，我公司计划开发海外铸件清理市场，为铸造行业的绿色自动化改造贡献力量。

推广应用的社会效益

通过机器人换人实现铸件清理自动化、集约化、连续化生产，可以很好地解决产能低,技术装备落后,企业劳务用工风险高,环境污染严重等问题，同时可以有效避免受人为因素造成的产品品质缺陷。社会效益还体现在：

1）可提高清理效率40%以上，提高了生产效率，降低了铸造企业人力成本、促进铸件后续处理自动化、集约化发展。

2）有效改善了铸件后续处理的生产作业环境，改善了清理工序脏、乱、差的面貌，创造了良好的工作环境。

3）减少了密集型人力劳动，有利于缓解就业压力；带动相关产业实现产值过10亿，增加了相关行业就业人员需求，实现经济、社会效益双丰收。

项目预期解决的重大问题

在东风汽车清理车间建成的以机器人为主体的发动机缸体、缸盖自动化清理生产线，实现了发动机铸铁缸体和缸盖的上下料、打磨清理、输送联合自动化作业。将产业工人从恶劣的作业环境和繁重的作业任务中解救出来。解决了东风汽车清理车间原来以人工打磨为主的粗放式生产模式带来的一系列瓶颈问题，包括产能低、技术装备落后、质量难以保证，劳务用工风险高、粉尘噪音等环境污染严重等。彻底改善铸铁毛坯后处理粗放式的生产方式，推动铸件后处理各工序装备朝自动化、智能化方向健康发展。打造全新的后处理生产模式和友好的人机环境，实现绿色铸造。为东风汽车公司带来了巨大的经济效益，为东风汽车公司的可持续发展提供了有力的支持。并为推动中国铸造行业转型升级，实现中国制造2025奠定坚实基础。

项目实施对行业的影响和带动作用

铸造粗放式生产方式面临诸多问题，直接关系到民生。通过智能机器人清理技术可以很好的解决当前行业所面临的困境。通过机器人换人实现铸造自动化、集约化、连续化生产，可以很好地解决产能低、技术装备落后、企业劳务用工风险高、环境污染严重等问题，同时可以有效避免受人为因素造成的产品品质缺陷。长泰机器人的智能装备技术已广泛应用于铸造生产各环节，包括铸造成型、后处理和冷加工各个阶段。作为制造业基础产业铸造产业向汽车产业对标是迟早的事情，机器人作为智能装备的代表可以更好地将物联网、大数据、云计算、移动互联网等先进信息技术进行融合，为未来在铸造领域实现两化融合，实现智能铸造、绿色铸造奠定基础。

项目技术路线和创新点

技术路线

项目采用机器人抓取工具的方式实现铸件定点清理，配备激光传感器，针对自动化清理过程中铸件毛坯换件造成的位置偏差，通过测量实现精确定位的目的，并自动纠正机器人打磨轨迹；具备敏捷保护功能，针对在清理特征差异性条件下，实现机器人打磨过程的自主感知和自主调整，确保设备安全、可靠。在独立的安全房内，完成清理加工，并配备隔噪和除尘设备，保证操作人员处在相对安全、舒适的工作环境，并且利于环保。系统具备较好的柔性，如产品换型仅需要更换工装，即可满足生产需求。单条机器人清理线包含两个工作站，分别布置于辊道两侧，共计四台机器人。包含机器人加工系统、刀具系统、旋转工作台、安全房、控制柜除尘房、除尘、排屑系统、物流辊道、CTR机器人、检查、补清辊道等。自动翻转机后端设置一段机动辊道实现翻转前后工件自动输送。

难点

1）清理特征主要包含各类批缝、残根等，几乎覆盖铸件所有内外表面。以发动机缸体、缸盖为代表其形状复杂、种类多样，实现自动化清理首先要求设备具备较高的柔性。

2）铸铁材料硬、脆，加工性能差。

3）加工工况差，清理特征差异性大且不连续，同时受铸造成型工艺影响容易产生较大的凸瘤。致使机器人在高速进给中加工系统将承受较大且频繁的冲击载荷。

4）要求实现高效清理，这就要求加工系统具备充裕的加工能力和高刚性、稳定且可靠。

5）在毛坯阶段，铸件缺乏准确的定位基准且受铸造变形影响。在自动化清理过程中要求设备能够适应由于换件带来的各类偏差，这也是实现高效、自动化清理的难题。

6）原来的清理作业模式造成了严重的粉尘、噪音污染，企业存在巨大的劳务用工风险，与国家推行的“高效、绿色、环保”的发展政策严重不符。

创新点

1）设计高刚性、高可靠性的刀具等关键工具与设备，开发出以机器人为主体的缸体、缸盖自动化清理成套设备，实现了发动机铸铁缸体和缸盖的上下料、打磨清理、输送联合自动化作业。解决了东风汽车原来以手工打磨为主的生产模式带来的一系列问题，包括自动化水平低，加工质量难以保证，粉尘和噪音问题严重，劳务用工成本高、风险大等。

2）研发了偏差在线检测与机器人加工路径自动纠正技术，解决了在铸件毛坯换件存在偏差的条件下实现自动化清理加工的重大难题。

3）研发了敏捷控制技术。在清理特征差异性和不确定性条件下实现机器人连续化、自动化生产。防止安全事故，保障设备安全。

4）采用智能化离线编程和基于专家数据库的编程技术。解决了手工示教轨迹拟合精度不高，工作量庞大等问题。缩短调试周期，降低人工示教风险。

5）采用先进的信息化技术，采集、分析实时的设备状态和生产过程数据，优化生产流程，响应制造异常事件，修复绩效偏离，适应市场需求变化、改善人机交互体验。