CBS冷却壁铸件飞边清理打磨机器人系统设计开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

当前,铸造行业中铸件的清理打磨仍然使用大量的人工,工资的不断上涨加重了铸造企业的负担,同时粉尘飞扬的打磨环境对工人身体健康造成极大危害,职业病预防、工伤赔偿进一步提高了人工成本,作业环境差、劳动强度大也使企业陷入了招工难的困境。大型铸件使用人工打磨,需要大量的场地,效率低下,打磨质量不能保证,这些都无形地增加了企业的生产成本。针对以上问题,提出了利用工业机器人的多自由度柔性化加工的特点,研究用其替代人工对铸件浇口及飞边进行打磨。若是能够采用机器人代替人力,不仅效率高,而且打磨质量好、操作者劳动强度低。

中国是个铸造业大国,其中铸件的清理是铸造生产中不可缺少的一道关键工序,但在生产过程中由于机械化和自动化的程度低,铸件的清理工步往往是工人劳动强度最大,环境最差的一个方面。国内,近几年铸件毛刺飞边清理去除从单工位 间歇式砂轮机到多工位连续磨削生产线,其生产率低的问题,一直是困扰铸造厂家多年的瓶颈口。在上世纪末,上海通用东岳动力(原一汽大宇铸铁厂)发动机有限公司铸造厂在发动机曲轴毛坯采用了生产率高的液压切边机对曲轴毛刺进行去除清理。由于曲轴毛刺分布不均匀、硬度及尺寸精度偏差造成模具刀口和模具经常损坏,不仅影响设备正常运转而且影响供货周期。冲(液)机去除铸件披缝和毛刺方法有一定限制性,对待曲轴凸 轮轴等轴类铸件都是如此,在发动机缸体等箱体铸件推广性能更显牵强。通过调研,上海通用东岳动力采用液压机去除毛刺在运行一段时间后,决定改为柔性的 cnc 磨削系统。用两套龙门上下料输送机械手及两台 k—41cnc 自动磨削机解决了生产率低的问题。目前,国内绝大部分铸件毛刺去除工序采用磨削清理机。尤其是汽车发动机零部件如缸体、缸盖、曲轴等铸件毛刺清理去除工序,采用cnc自动磨削中心及机器人柔性磨削已经呈普遍趋势。尤其采用机器人自动磨削单元可以大大减少操作人员劳动强度,降低生产成本,保证产品质量一致性,提高成品率与生产效率,减少材料消耗,有利于实现清洁生产等优势,受到企业界的青睐。铸件磨削清理工艺技术及装备,作为目前主流工艺随国内汽车工业的发展而不断改造升级。目前国内铸件毛坯后处理磨削设备厂家不断自主研发铸件磨削机器人并以投入使用。机器人打磨单元具有诸多优点:模块化设置具有良好的柔性化和可扩展性,即可以作为单元化独立打磨系统,又可以配置到自动化流水线上,采用准时化(just in time)可以节约人力、时间、场地和成本,提高生产效率和经济效益。机器人可以灵活快速响应多品种铸件切换。

国外基于劳动力的缺乏和工业化的发达,借鉴机械加工设备的经验开发出了一些铸件清理设备,投入使用后取得了很好的效果,既提高了生产效率 (基本上与快速的造型效率相匹配),又减轻了作业者的劳动强度,改善了作业环境,但设备价格十分昂贵,难以普及并广泛应用。国外厂商如意大利 maus 公司、德国格林策巴赫机械以及韩国大邱侊桐铸件后处理自动化与国内公司合作开发研制的柔性化和智能化工具为主的机器人自动化打磨单元和生产线,包括机器人主机、柔性砂带磨、柔性动力头、大功率动力头、切浇冒口与预处理、快换工具台等设备,将去除浇冒口、 清理飞边和定位面粗加工集约化布置在一条流水 线上,实现了自动化作业。这种结构优化、节能环保和清洁化、智能化、高效化、柔性化的高精尖铸件后处理磨削机器人,将带动铸件后处理工艺及装备创 新理念的提升并实现铸件后处理的绿色生产。西钛珂(上海)技术股份有限公司和美国ati工业自动化股份有限公司等皆是从事打磨机器人前端装置的开发与应用。 美国ati工业自动化有限公司是一家专注于机器人末端执行工具研发、制造的美国企业,是北美工业机器人协会、北美汽车协会的成员,产品包括换枪盘,毛刺清理工具等。西钛珂是世界领先的机床工具提供商,同时也是世界领先的工业机器人力控去毛刺打磨抛光工具专家,为客户提供专业的设计解决方案。

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2. 研究的基本内容与方案

本次设计旨在创新优化清理打磨机器人前端装置和夹持装置,使得结构更加简单,定位更加准确,能够运用于实际清理打磨工作中去,并且通过机械结构可以补偿位置误差,保证位置精度,设计出合理的工艺方案,下面简述具体设计研究内容。

1、总体方案设计 1、总体方案设计

本次清理打磨对象为cbs冷却壁铸件,拟采用两道工序进行加工。先进行一轮粗铣,然后再进行一轮磨削,已达到清理飞边的目的。粗铣时可采用锯片铣刀,而磨削时可使用磨盘。根据总体方案再开展后续设计工作。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:明确毕业设计任务,查阅相关资料,初步提出系统总体设计方案,并撰写开题报告;

第4-6周:分析给定参数,确定总体设计方案;

第7-10周:机械结构详细设计;

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4. 参考文献(12篇以上)

1、陈跃程, 刘伟. 铸件清理打磨自动化技术及其应用[j]. 铸造设备与工艺, 2015,05

2、杨军, 熊亮, 张跃华, 柳建国. 工业机器人在精铸件浇口及飞边打磨中的应用[j]. 金属加工(热加工), 2015,23

3、徐琤琤. 工业机器人在铸铁件打磨中的应用研究[j].热加工工艺, 2016,23

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