李玉青，吳殿杰

（1.長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程分院，吉林長(zhǎng)春 120021；2.機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計(jì)研究院有限公司，吉林長(zhǎng)春 130011）

一般來(lái)講，鑄造工序中的鑄件毛坯后處理，是指經(jīng)落砂去除澆注附件后的表面處理工序，如去除飛邊毛刺、澆冒口殘余等工作。目前，國(guó)內(nèi)常用后處理工序?yàn)槟ハ鞴に嚕ǚQ為粗加工工序），經(jīng)過(guò)后處理的鑄件，可以減少精加工余量，在后續(xù)機(jī)械加工時(shí)易定位、裝夾，可以避免刀具損壞或磨損以及減少機(jī)加工余量。目前，（根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)及鑄件復(fù)雜程度，）國(guó)內(nèi)鑄造行業(yè)鑄件后處理磨削方式從固定或移動(dòng)的砂輪機(jī)、手持電動(dòng)砂輪磨削機(jī)和用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋的固定或往復(fù)式機(jī)械磨削清理機(jī)；發(fā)展到應(yīng)用比較先進(jìn)的全自動(dòng)磨削機(jī)）磨削機(jī)器人及磨削中心。表1是國(guó)內(nèi)常采用的幾種鑄件后處理清理磨削工藝應(yīng)用概況表。

1 國(guó)內(nèi)鑄件毛刺清理磨削工藝裝備發(fā)展特點(diǎn)

國(guó)內(nèi)，近幾年鑄件毛刺飛邊清理去除從單工位間歇式砂輪機(jī)到多工位連續(xù)磨削生產(chǎn)線，其生產(chǎn)率低的問(wèn)題，一直是困擾鑄造廠家多年的瓶頸口。在上世紀(jì)末，上海通用東岳動(dòng)力（原一汽大宇鑄鐵廠）發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司鑄造廠在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸毛坯采用了生產(chǎn)率高的液壓切邊機(jī)對(duì)曲軸毛刺進(jìn)行去除清理。具體布置見圖1.由于曲軸毛刺分布不均勻、硬度及尺寸精度偏差造成模具刀口和模具經(jīng)常損壞，不僅影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)而且影響供貨周期。沖（液）機(jī)去除鑄件披縫和毛刺方法有一定限制性，對(duì)待曲軸凸輪軸等軸類鑄件都是如此，在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等箱體鑄件推廣性能更顯牽強(qiáng)。通過(guò)調(diào)研，上海通用東岳動(dòng)力采用液壓機(jī)去除毛刺在運(yùn)行一段時(shí)間后，決定改為柔性的CNC磨削系統(tǒng)。用兩套龍門上下料輸送機(jī)械手及兩臺(tái)K—41CNC自動(dòng)磨削機(jī)解決了生產(chǎn)率低的問(wèn)題。布置示意圖見圖2.液壓切邊和磨削中心兩種方案比較見表2.

目前，國(guó)內(nèi)絕大部分鑄件毛刺去除工序采用磨削清理機(jī)。尤其是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零部件如缸體、缸蓋、曲軸等鑄件毛刺清理去除工序，采用CNC自動(dòng)磨削中心及機(jī)器人柔性磨削已經(jīng)呈普遍趨勢(shì)。尤其采用機(jī)器人自動(dòng)磨削單元可以大大減少操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性，提高成品率與生產(chǎn)效率，減少材料消耗，有利于實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)，受到企業(yè)界的青睞。

表1 國(guó)內(nèi)鑄件后處理清理磨削工藝應(yīng)用概況表

圖1 曲軸鑄件毛刺沖壓清理去除工藝

圖2 曲軸鑄件毛刺磨削清理去除工藝

表2 曲軸毛刺清理采用液壓切邊機(jī)和磨削中心兩種方案比較

在蘇州某曲軸毛刺去除工序采用兩臺(tái)龍門輸送機(jī)械手從傳送裝置上抓取曲軸送到兩臺(tái)CNC磨削主機(jī)，在磨削后可將曲軸自動(dòng)放到發(fā)貨箱里；磨削中心采用雙磨輪，即兩臺(tái)主機(jī)4工位，相當(dāng)4臺(tái)設(shè)備。同時(shí)加工4根曲軸需要80 s，效率非常高，自動(dòng)化程度高，占地面積小，全套設(shè)備封閉并采用除塵過(guò)濾系統(tǒng)。曲軸磨削清理生產(chǎn)率可達(dá)到180根/h.全年工作時(shí)間6 000 h，生產(chǎn)綱領(lǐng)可達(dá)100萬(wàn)根以上。圖3為該自動(dòng)磨削生產(chǎn)線平面布置圖。

2 機(jī)器人磨削裝備應(yīng)用趨勢(shì)

鑄件磨削清理工藝技術(shù)及裝備，作為目前主流工藝隨國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展而不斷改造升級(jí)。目前國(guó)內(nèi)鑄件毛坯后處理磨削設(shè)備廠家不斷自主研發(fā)鑄件磨削機(jī)器人并以投入使用。機(jī)器人打磨單元具有諸多優(yōu)點(diǎn)：模塊化設(shè)置具有良好的柔性化和可擴(kuò)展性，即可以作為單元化獨(dú)立打磨系統(tǒng)，又可以配置到自動(dòng)化流水線上，采用準(zhǔn)時(shí)化（Just in time）可以節(jié)約人力、時(shí)間、場(chǎng)地和成本，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)器人可以靈活快速響應(yīng)多品種鑄件切換。

國(guó)外廠商如意大利MAUS公司、德國(guó)格林策巴赫機(jī)械以及韓國(guó)大邱侊桐鑄件后處理自動(dòng)化與國(guó)內(nèi)公司合作開發(fā)研制的柔性化和智能化工具為主的機(jī)器人自動(dòng)化打磨單元和生產(chǎn)線，包括機(jī)器人主機(jī)、柔性砂帶磨、柔性動(dòng)力頭、大功率動(dòng)力頭、切澆冒口與預(yù)處理、快換工具臺(tái)等設(shè)備，將去除澆冒口、清理飛邊和定位面粗加工集約化布置在一條流水線上，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè)。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)能環(huán)保和清潔化、智能化、高效化、柔性化的高精尖鑄件后處理磨削機(jī)器人，將帶動(dòng)鑄件后處理工藝及裝備創(chuàng)新理念的提升并實(shí)現(xiàn)鑄件后處理的綠色生產(chǎn)。

圖3 生產(chǎn)率180型/h曲軸毛刺清理自動(dòng)磨削生產(chǎn)線

［1］周澤平.我國(guó)鑄件后期處理現(xiàn)狀及發(fā)展方向［G］//重慶鑄造年會(huì)論文集，2010：84-285.

［2］王德志發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件的精整工藝與裝備［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2011（5）：5-8.