在鑄造行業(yè)“十四五”發(fā)展的開局之年，中國鑄造協(xié)會(huì)在第五屆中國鑄造節(jié)上正式向全行業(yè)發(fā)布了《鑄造行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，《規(guī)劃》中明確了“智能制造”的發(fā)展目標(biāo)。

智能制造：

加快行業(yè)信息化建設(shè)步伐，形成適用典型鑄造工藝和不同產(chǎn)品的智能制造成熟模式，制訂智能鑄造及成熟度評(píng)價(jià)系列標(biāo)準(zhǔn)，通過典型數(shù)字化車間/智能工廠示范建設(shè)，引領(lǐng)行業(yè)智能制造快速發(fā)展。到2025年，培育200個(gè)以上數(shù)字化車間/智能工廠。

在鑄造行業(yè)，

的

作為智能制造示范項(xiàng)目，引領(lǐng)著行業(yè)智能制造快速發(fā)展。今天將對(duì)此項(xiàng)目做詳細(xì)介紹。

全流程自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)線

一、企業(yè)簡介

廣東富華鑄鍛有限公司位于，是一家有著近二十年歷史的大型合資鑄造企業(yè)，公司主要為富華機(jī)械集團(tuán)供應(yīng)輪轂、制動(dòng)鼓、橋殼、鞍座、制動(dòng)底板等汽車鑄造零部件，其中輪轂、制動(dòng)鼓為主導(dǎo)產(chǎn)品。2018年公司在職員工1521人，全年產(chǎn)值123193萬元，主營業(yè)務(wù)收入131840萬元。2013年公司首次通過了高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定，2015年公司組建的研發(fā)中心被認(rèn)定為“廣東省專用車及商用車零部件鑄鍛（富華）工程技術(shù)研究中心”，公司先后通過了ISO9001；2015年IATF16949質(zhì)量體系認(rèn)證；取得了中國CCS、美國ABS、法國BV、德國GL、英國LR等國家船級(jí)社的工廠認(rèn)證證書。公司擁有專業(yè)研發(fā)人員百余人，其中中級(jí)職稱18人，高級(jí)職稱8人，涵蓋模具設(shè)計(jì)、鑄造工藝、型砂、熔煉等專業(yè)領(lǐng)域。公司獲得授權(quán)專利76項(xiàng)，其中發(fā)明專利4項(xiàng)、實(shí)用新型專利64項(xiàng)、外觀專利6項(xiàng)，公司的主要產(chǎn)品全部擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

公司自成立以來，一直以打造綠色鑄造車間為目標(biāo)，不停探索各類先進(jìn)技術(shù)在鑄造行業(yè)的應(yīng)用。車間內(nèi)部采用先進(jìn)除塵設(shè)備，生產(chǎn)產(chǎn)生的廢砂全部再生回收利用，生產(chǎn)過程盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。公司自行規(guī)劃設(shè)計(jì)的制動(dòng)鼓生產(chǎn)線已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)從配料、熔煉、鐵水運(yùn)輸、澆注、造型、鑄件冷卻、拋丸處理、打磨、浸漆到包裝的全過程自動(dòng)化控制，整個(gè)生產(chǎn)過程中鑄件不離線、不著地。

二、項(xiàng)目背景

中國作為全球鑄件產(chǎn)量最大的國家，鑄造企業(yè)平均產(chǎn)量只有德國鑄造企業(yè)的四分之一，鑄造企業(yè)整體技術(shù)裝備水平和發(fā)達(dá)國家還有較大差距。企業(yè)間技術(shù)裝備水平差距也比較大，少數(shù)企業(yè)的技術(shù)裝備水平已經(jīng)達(dá)到國際水平，但是整體水平不高。鑄造是一個(gè)傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型行業(yè)，我國鑄造業(yè)整體自動(dòng)化程度偏低，普遍存在勞動(dòng)強(qiáng)度高、工作環(huán)境差、能耗高、環(huán)境污染重等現(xiàn)象。因此，通過自主創(chuàng)新，研制高度自動(dòng)化的鑄造生產(chǎn)線勢(shì)在必行。

鑄造是一個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè)，鑄造車間的工作環(huán)境相對(duì)惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大，尤其是其中的清理打磨工序。近年來，隨著勞動(dòng)力價(jià)格上漲，我國制造業(yè)企業(yè)人口紅利逐漸消失，鑄造企業(yè)由于其工作環(huán)境的惡劣，更加容易陷入招工難、留人難的問題。推進(jìn)自動(dòng)化改造，采用自動(dòng)化設(shè)備輔助人工作業(yè)或者取代重體力勞動(dòng)，可以改善工人作業(yè)環(huán)境，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，使鑄造企業(yè)招得進(jìn)人、留得住人。

鑄造車間工人的文化程度整體偏低，專業(yè)技能相對(duì)較差，再加鑄造廠工人流動(dòng)性大，車間工人往往得不到系統(tǒng)性的技能培訓(xùn)，因車間工人工藝要求執(zhí)行不到位而導(dǎo)致。使用先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備，可以有效減少人為因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

綠色鑄造是未來鑄造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方式向結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化、注重效益環(huán)保、供給側(cè)改革轉(zhuǎn)變，鑄造行業(yè)企業(yè)基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式開展綠色、環(huán)保、節(jié)能轉(zhuǎn)型勢(shì)在必然。在傳統(tǒng)鑄造業(yè)的基礎(chǔ)上，打造綠色、節(jié)能、環(huán)保的鑄造生產(chǎn)基地，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原輔材料、能源消耗、清潔工藝入手，充分運(yùn)用除塵、除污、除氣、降低噪音等設(shè)備，減少主要污染物的排放量，改善工人工作環(huán)境，向節(jié)能環(huán)保型鑄造企業(yè)方向發(fā)展。

三、實(shí)施方案

富華鑄鍛全流程自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)線總投資1.5億元，主要生產(chǎn)商用車制動(dòng)鼓鑄件，設(shè)計(jì)產(chǎn)能10萬噸/年。本項(xiàng)目充分運(yùn)用各類先進(jìn)鑄造設(shè)備，合理設(shè)計(jì)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)拍，通過生產(chǎn)線的集成，將鑄造過程的各個(gè)工序進(jìn)行無縫銜接，實(shí)現(xiàn)了鑄造全流程自動(dòng)化，在生產(chǎn)全過程鑄件不離線不落地，工序之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)通訊，生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、物料、能耗等數(shù)據(jù)信息自動(dòng)采集并匯總分析，保證高性能零件的質(zhì)量控制，智能化達(dá)到工業(yè)3.5的水平。

全流程自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)線示意圖

整個(gè)項(xiàng)目的核心內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

（一）全流程鑄件不下線

傳統(tǒng)鑄造車間內(nèi)各個(gè)工序相對(duì)獨(dú)立，工序之間通過天車、叉車或者平車來進(jìn)行物料以及鑄件的轉(zhuǎn)移。本項(xiàng)目創(chuàng)新生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，將鑄造流程中相對(duì)獨(dú)立的各個(gè)工序進(jìn)行無縫連接，實(shí)現(xiàn)從生鐵、廢鋼等原材料進(jìn)爐至成品碼垛打包全流程自動(dòng)化，生產(chǎn)過程中鑄件不下線，一條生產(chǎn)線完整包含全部工序，鑄件在冷卻、拋丸、，無需額外的人工轉(zhuǎn)運(yùn)，減少工傷事故隱患。

（二）雙主機(jī)造型

本項(xiàng)目采用靜壓造型工藝，靜壓造型是目前最常用的濕型砂造型工藝之一，具有砂型緊實(shí)度強(qiáng)、鑄件尺寸精度高、表面粗糙度好、模板利用率高、勞動(dòng)條件好等特點(diǎn)，可用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件。本項(xiàng)目根據(jù)制動(dòng)鼓鑄件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，無需下芯的特點(diǎn)，運(yùn)用雙主機(jī)分別完成上砂型和下砂型的造型工作，相對(duì)于傳統(tǒng)的單主機(jī)造型線，生產(chǎn)效率更高，可以達(dá)到170箱/，遠(yuǎn)高于單主機(jī)造型線的生產(chǎn)效率。

（三）高度自動(dòng)化

工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為制造業(yè)的重要角色，越來越多的企業(yè)采用機(jī)器人獲得更高的生產(chǎn)效率、解決人力難題。本項(xiàng)目各個(gè)工序都盡可能的采用自動(dòng)化設(shè)備替代人工作業(yè)，如采用自動(dòng)加配料系統(tǒng)完成爐前加配料，采用自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)車將熔煉好的鐵水運(yùn)輸至澆注工位，采用自動(dòng)澆注機(jī)實(shí)現(xiàn)澆注，采用自動(dòng)打磨機(jī)清理鑄件披縫、毛刺及澆冒口殘留，采用自動(dòng)噴漆完成鑄件防銹處理，采用自動(dòng)碼垛機(jī)和打包機(jī)完成成品的打包。傳統(tǒng)鑄造車間里熔煉、打磨、油漆是工作環(huán)境較惡劣的幾個(gè)工序，勞動(dòng)強(qiáng)度也相對(duì)較大，通過自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)用，一方面大大改善了工人的工作環(huán)境，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面，還減少了工人操作環(huán)節(jié)，避免了人為因素引起的產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。

（四）恒溫定速澆注

本項(xiàng)目采用新型氣壓保溫澆注爐來實(shí)現(xiàn)恒溫定速澆注。充分利用虹吸與聯(lián)通器原理實(shí)現(xiàn)了澆注和補(bǔ)充金屬液的同步操作。通過調(diào)整澆注爐內(nèi)的氣壓，控制出水槽位置的鐵水液面高度恒定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)澆注速度恒定；通過感應(yīng)線圈對(duì)爐內(nèi)鐵水進(jìn)行加熱，確保澆注溫度恒定。澆注爐的控制系統(tǒng)及電氣功能全部通過電腦控制，預(yù)先編程設(shè)計(jì)精確的澆注位置、速度及溫度，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的自動(dòng)化澆注，工藝穩(wěn)定性得到較大的提升。在澆，澆注爐內(nèi)采用氮?dú)鈮毫?，可以延遲孕育衰退、蠕化衰退。

（五）通過式在線連續(xù)冷卻、連續(xù)拋丸、連續(xù)打磨

本項(xiàng)目的落砂、拋丸、打磨均設(shè)計(jì)成軌道通過式，鑄件在流通過程中就完成了落砂、冷卻、拋丸、打磨，無需二次轉(zhuǎn)運(yùn)。以一種連續(xù)通過方式進(jìn)行冷卻、拋丸、打磨，鑄件上一道工序完成后通過運(yùn)輸軌道直接運(yùn)送至下一道工序，工序間無縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)全流程系統(tǒng)化控制。落砂、拋丸、打磨均采用全封閉的形式，清理過程中產(chǎn)出的粉塵通過除塵系統(tǒng)吸收，減少了車間內(nèi)粉塵和噪聲污染，實(shí)現(xiàn)了綠色鑄造的目標(biāo)。

（六）鑄件質(zhì)量在線檢測(cè)

結(jié)合鑄造生產(chǎn)過程控制，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鑄件的質(zhì)量在線檢測(cè)。機(jī)械手按照預(yù)設(shè)的檢測(cè)頻率，自動(dòng)從生產(chǎn)線上抓取鑄件進(jìn)行檢測(cè)。通過機(jī)器人檢測(cè)系統(tǒng)與生產(chǎn)線線的無縫銜接，真正實(shí)現(xiàn)無人化的大規(guī)模高效智能檢測(cè)，息、檢測(cè)信息等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息跟蹤，可以為將來引進(jìn)大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供前期的數(shù)據(jù)支持。

（七）數(shù)字化車間

本項(xiàng)目對(duì)車間各類設(shè)備及生產(chǎn)，并計(jì)分析。將生產(chǎn)過程中各種信息進(jìn)行準(zhǔn)確采集和有效集成，動(dòng)態(tài)信息，分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、生產(chǎn)物料消耗等情況，為提高生產(chǎn)效率和物料資源利用率提供決策支持。，將信息采集模塊和ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃、訂單任務(wù)等進(jìn)行對(duì)接，在生產(chǎn)過程中，質(zhì)量跟蹤模塊與過程產(chǎn)情況，并將，信息采，生產(chǎn)管理模塊依據(jù)采集的信息對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行管理與控制。

四、項(xiàng)目實(shí)施效果

富華鑄鍛全流程自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)線2017年2月建成試產(chǎn)，試產(chǎn)一月就達(dá)到了滿產(chǎn)的目標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期，基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)全過程的自動(dòng)化，成為了國內(nèi)鑄造廠里最先進(jìn)的生產(chǎn)線之一。借助于本項(xiàng)目的投產(chǎn)，富華鑄鍛2017年產(chǎn)量突破了20萬噸，當(dāng)年?duì)I業(yè)收入12.5億元，相對(duì)于2016年的5.65億元，同比增長121%。

（1）全線自動(dòng)化，生產(chǎn)效率達(dá)到行業(yè)平均水平的22～33倍，廢品率降低至0.3%

以下本項(xiàng)目采用雙主機(jī)造型，生產(chǎn)效率更高，各個(gè)生產(chǎn)工序節(jié)拍設(shè)計(jì)合理，各個(gè)工序銜接流暢，170箱以上的效率已經(jīng)達(dá)到國內(nèi)靜壓造型線平均水平的2～3倍。得益于整個(gè)生產(chǎn)線的高度自動(dòng)化，需要人工干預(yù)的工序極少，大大降低了因?yàn)楣と瞬僮鞑划?dāng)而導(dǎo)致的質(zhì)量問題，生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性得到極大提升，整條生產(chǎn)線的平均廢品率已經(jīng)控制在0.3%以下，遠(yuǎn)低于行業(yè)平均水平。，自動(dòng)化程度的提高，也使得本項(xiàng)目需要的工人數(shù)量大大減少，本生產(chǎn)線年人均產(chǎn)量超過800噸，是行業(yè)平均水平的數(shù)倍。

（2）尺寸精度高，加工余量少

運(yùn)用高精度的造型技術(shù)，產(chǎn)品尺寸精度得到大幅度提高，直徑500mm左右的制動(dòng)鼓鑄件，加工余量可以設(shè)置到1.5mm，產(chǎn)品拔模斜度最低可以低至0.8°。加工余量的減少，一方面可以減少加工工序的加工成本，另一方面還可以減少原材料的消耗，達(dá)到資源節(jié)約的目的。同種型號(hào)的制動(dòng)鼓鑄件，在該生產(chǎn)線上生產(chǎn)的產(chǎn)品，通過生產(chǎn)過程的精確控制，可以將鑄件重量減輕5～10%，實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

（3）機(jī)器代人，改善工人的工作環(huán)境、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度

本項(xiàng)目通過運(yùn)用自動(dòng)化設(shè)備、機(jī)器人替代人工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)打磨披鋒、毛刺及澆冒口殘余，工人從高勞動(dòng)強(qiáng)度的工作解放出來，改善工人的工作環(huán)境、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。工人不直接進(jìn)行高勞動(dòng)強(qiáng)度的作業(yè)，也相應(yīng)的降低了工傷事故發(fā)生的概率。

（4）綠色鑄造，引領(lǐng)行業(yè)升級(jí)

本項(xiàng)目致力于打造一個(gè)綠色的鑄造工廠。一方面，在產(chǎn)品開發(fā)初期，技術(shù)人員就對(duì)產(chǎn)品工藝進(jìn)行仿真模擬分析，優(yōu)化工藝方案，選擇最優(yōu)的生產(chǎn)工藝，縮短開發(fā)周期，減少工藝試驗(yàn)次數(shù)。另一方面，落砂清理工序均采用全封閉設(shè)備，，在車間內(nèi)部全部采用先進(jìn)的除塵設(shè)備，減少車間粉塵等污染物的排放。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢砂通過廢砂再生設(shè)備處理后全部回收再生重復(fù)利用，減少了固廢的排放。包括空壓機(jī)的余熱也通過回收再利用為生活區(qū)供熱，做到了全方位的節(jié)能減排。

本項(xiàng)目建成后，鑄協(xié)領(lǐng)導(dǎo)曾多次組織國內(nèi)鑄造同行來參觀考察，已然成為了我國鑄造業(yè)自動(dòng)化工廠的一個(gè)示范工程，對(duì)我國綠色鑄造發(fā)展以及鑄造行業(yè)的自動(dòng)化升級(jí)、產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重大意義。

「智能制造應(yīng)用案例」案例一：鑄造3D打印全流程智能工廠

「智能制造應(yīng)用案例」案例二：高強(qiáng)鑄件生產(chǎn)和加工數(shù)字化車間

「智能制造應(yīng)用案例」案例三：大型鑄鋼件制造數(shù)字化工廠

「智能制造應(yīng)用案例」案例四：柳工智能鑄造現(xiàn)代化綠

「智能制造應(yīng)用案例」五：高鐵齒輪箱金屬型低壓鑄造智能綠色車間

智能制造案例七：大連亞明輕量化汽車關(guān)鍵壓鑄件及模具數(shù)字化工廠

智能制造應(yīng)用案例八：安鋼集團(tuán)20萬噸DN80-300鑄管智能車間

智能制造應(yīng)用案例九：玫德集團(tuán)“一個(gè)流”生產(chǎn)集成化智能工廠