由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)、山東省工業(yè)和信息化研究院、山東省鑄造協(xié)會(huì)聯(lián)合主辦，山東新丞華展覽有限公司承辦的“2023第五屆山東國際鑄造工業(yè)展覽會(huì)”(簡稱：山東鑄造展)將于2023年8月18日-20日在青島世界博覽城（青島市西海岸新區(qū)三沙路）舉辦。本屆“山東鑄造展”將繼續(xù)以“鑄造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、高質(zhì)量發(fā)展”為主題，結(jié)合當(dāng)下 鑄造產(chǎn)業(yè)形式，展會(huì)與“山東鑄造轉(zhuǎn)型升級齊魯行”活動(dòng)相呼應(yīng)，舉全行業(yè)之力以區(qū)域 帶動(dòng)為基礎(chǔ)，技術(shù)、工藝裝備、材料引進(jìn)為方法，發(fā)揮山東裝備制造業(yè)強(qiáng)省優(yōu)勢，搭建 共創(chuàng)、共享、共贏新氛圍為平臺，力促鑄造企業(yè)創(chuàng)新與高質(zhì)量發(fā)展為目標(biāo)。展會(huì)期間將舉辦系列論壇活動(dòng)，通過主題演講、生態(tài)展示、高端對話等多種方式， 結(jié)合我省鑄造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，引導(dǎo)企業(yè)少走彎路，實(shí)現(xiàn)鑄造行業(yè)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。，今天山東鑄造展組委會(huì)小編就帶大家來了解一下關(guān)于“山東鑄造展-廣東富華鑄鍛全過程自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線”方面的信息，希望能幫到您。
在鑄造業(yè)十四五發(fā)展的第一年，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)布了十四五發(fā)展規(guī)劃，明確了智能制造的發(fā)展目標(biāo)。

智能制造：通過典型的數(shù)字車間/智能工廠示范建設(shè)，加快行業(yè)信息化建設(shè)步伐，形成適用典型鑄造技術(shù)和不同產(chǎn)品的智能制造成熟模式，制定智能鑄造和成熟度評價(jià)系列標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)行業(yè)智能制造快速發(fā)展。到2025年，將培育200多個(gè)數(shù)字車間/智能工廠。

鑄造行業(yè)，廣東富華鑄鍛有限公司的全過程自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)線作為智能制造示范項(xiàng)目，引領(lǐng)行業(yè)智能制造的快速發(fā)展。今天我們將詳細(xì)介紹這個(gè)項(xiàng)目。

全過程自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)線

一、企業(yè)簡介

廣東富華鑄造鍛造有限公司位于廣東省江門市新會(huì)區(qū)沙堆鎮(zhèn)，是一家擁有近20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)提供輪轂、制動(dòng)鼓、橋殼、鞍座、制動(dòng)底板等汽車鑄造部件，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，年產(chǎn)值 123193 1萬元，主營業(yè)務(wù)收入 131840 1萬元。2013年，公司首次通過了高新技術(shù)企業(yè)的認(rèn)可。2015年，公司成立的研發(fā)中心被認(rèn)定為廣東省特種車輛和商用車零部件鑄造鍛造（富華）工程技術(shù)研究中心ISO 9001；2015 年 IATF16949 質(zhì)量體系認(rèn)證CCS、美國 ABS、法國 BV、德國 GL、英國 LR 和其他國家船的工廠認(rèn)證證書。公司擁有100多名專業(yè)研發(fā)人員，其中中中級職稱 18 人，高級職稱 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 64 項(xiàng)，外觀專利 6 項(xiàng)，公司主要產(chǎn)品均具有獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)。

公司自成立以來，一直以建設(shè)綠色鑄造車間為目標(biāo)，不斷探索鑄造行業(yè)各種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。車間采用先進(jìn)的除塵設(shè)備，生產(chǎn)的廢砂全部回收利用，生產(chǎn)過程盡可能自動(dòng)化。公司規(guī)劃設(shè)計(jì)的制動(dòng)鼓生產(chǎn)線已達(dá)到國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了從成分、熔煉、鐵水運(yùn)輸、澆筑、造型、鑄件冷卻、拋丸、拋光、油漆浸泡到包裝的全過程自動(dòng)控制。

二、項(xiàng)目背景

作為世界上鑄造產(chǎn)量最大的國家，鑄造企業(yè)的平均產(chǎn)量僅為德國鑄造企業(yè)的四分之一，鑄造企業(yè)的整體技術(shù)設(shè)備水平與發(fā)達(dá)國家仍存在較大差距。企業(yè)之間的技術(shù)設(shè)備水平差距也相對較大，少數(shù)企業(yè)的技術(shù)設(shè)備水平已達(dá)到國際水平，但整體水平不高。鑄造是一個(gè)傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。我國鑄造行業(yè)整體自動(dòng)化程度較低，勞動(dòng)強(qiáng)度高、工作環(huán)境差、能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重。因此，通過自主創(chuàng)新，必須開發(fā)高度自動(dòng)化的鑄造生產(chǎn)線。

鑄造是一個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè)，鑄造車間的工作環(huán)境相對較差，勞動(dòng)強(qiáng)度相對較大，特別是在清潔和拋光過程中。近年來，隨著勞動(dòng)力價(jià)格的上漲，我國制造企業(yè)的人口紅利逐漸消失，鑄造企業(yè)由于工作環(huán)境惡劣，更容易陷入招聘和留住人員的困難。促進(jìn)自動(dòng)化改造，使用自動(dòng)化設(shè)備輔助操作或取代重體力勞動(dòng)，可以改善工人的工作環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，使鑄造企業(yè)能夠吸引和留住人才。

鑄造車間工人的文化程度整體偏低，專業(yè)技能相對較差，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)致的質(zhì)量問題時(shí)有發(fā)生。使用先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備，可以有效減少人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

綠色鑄造是鑄造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式向結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化、效益環(huán)保和供給側(cè)改革的轉(zhuǎn)變，鑄造業(yè)企業(yè)基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式進(jìn)行綠色、環(huán)保、節(jié)能轉(zhuǎn)型勢在必行。在傳統(tǒng)鑄造業(yè)的基礎(chǔ)上，建設(shè)綠色、節(jié)能、環(huán)保鑄造生產(chǎn)基地，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原材料、能耗、清潔工藝、充分利用除塵、污染、氣體、降噪設(shè)備，減少主要污染物排放，改善工人工作環(huán)境，向節(jié)能環(huán)保鑄造企業(yè)發(fā)展。

三、實(shí)施方案

富華鑄鍛自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線總投資.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。




全過程自動(dòng)化鑄造生產(chǎn)線示意圖

整個(gè)項(xiàng)目的核心內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：

(一)全過程鑄件不下線

傳統(tǒng)鑄造車間各工序相對獨(dú)立，材料和鑄件通過天車、叉車或平板車轉(zhuǎn)移。本項(xiàng)目創(chuàng)新了生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，將鑄造過程中相對獨(dú)立的工藝無縫連接，實(shí)現(xiàn)了從生鐵、廢鋼到成品堆垛包裝的全過程自動(dòng)化。鑄件在生產(chǎn)過程中不離線，生產(chǎn)線完全包含所有工藝。鑄件在冷卻、拋丸、噴漆的同時(shí)完成，無需額外的人工轉(zhuǎn)移，減少了工傷事故的隱患。

(二)雙主機(jī)造型

本工程采用靜壓造型工藝。靜壓造型是目前最常用的濕砂造型工藝之一。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。根據(jù)制動(dòng)鼓鑄件結(jié)構(gòu)相對簡單、無芯的特點(diǎn)，本工程采用雙主機(jī)完成上下砂型。與傳統(tǒng)的單主機(jī)造型線相比，生產(chǎn)效率更高，可達(dá)到 170 箱/小時(shí)，遠(yuǎn)高于單主機(jī)造型線。

(三)高度自動(dòng)化

工業(yè)機(jī)器人已成為制造業(yè)的重要組成部分。越來越多的企業(yè)使用機(jī)器人來獲得更高的生產(chǎn)效率，解決人力問題。本項(xiàng)目各工序盡可能采用自動(dòng)化設(shè)備代替人工操作，如采用自動(dòng)配料系統(tǒng)完成爐前配料，采用自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)車將熔煉鐵水運(yùn)至澆筑站，采用自動(dòng)澆筑機(jī)澆筑，采用自動(dòng)研磨機(jī)清理鑄件接縫、毛刺、澆筑出口殘留，采用自動(dòng)噴漆完成鑄件防銹處理，采用自動(dòng)堆垛機(jī)和包裝機(jī)完成成品包裝。傳統(tǒng)鑄造車間熔化、拋光、油漆是工作環(huán)境惡劣的工藝，勞動(dòng)強(qiáng)度相對較大。通過自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，大大改善了工人的工作環(huán)境，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了工人的操作環(huán)節(jié)，避免了人為因素造成的產(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筑爐，實(shí)現(xiàn)恒溫恒速澆筑。充分利用虹吸和連接器的原理，實(shí)現(xiàn)金屬液體澆筑和補(bǔ)充的同步操作。通過調(diào)整澆筑爐內(nèi)的氣壓，控制出口罐位置的鐵水液位高度恒定，實(shí)現(xiàn)澆筑速度恒定；通過感應(yīng)線圈加熱爐內(nèi)的鐵水，確保澆筑溫度恒定。澆筑爐的控制系統(tǒng)和電氣功能均由計(jì)算機(jī)控制。預(yù)編程設(shè)計(jì)精確的澆筑位置、速度和溫度，實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)澆筑，大大提高了工藝穩(wěn)定性。澆筑蠕墨鑄鐵時(shí)，澆筑爐采用氮壓，可延緩妊娠衰退和蠕變衰退。

(5）連續(xù)冷卻、連續(xù)拋丸、連續(xù)拋光

本工程的落砂、拋丸、拋光設(shè)計(jì)為軌道通過型，鑄件在流通過程中完成落砂、冷卻、拋丸、拋光，無需二次運(yùn)輸。連續(xù)冷卻、拋丸、拋光。鑄件上道工序完成后，通過運(yùn)輸軌道直接運(yùn)輸至下道工序，工序間無縫對接，實(shí)現(xiàn)全過程的系統(tǒng)控制。落砂、拋丸、拋光均采用全封閉的形式。清洗過程中產(chǎn)生的粉塵通過除塵系統(tǒng)吸收，減少了車間內(nèi)的粉塵和噪聲污染，實(shí)現(xiàn)了綠色鑄造的目標(biāo)。

(6)鑄件質(zhì)量 在線檢測

結(jié)合鑄造生產(chǎn)過程控制，采用工業(yè)機(jī)器人檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鑄件質(zhì)量在線檢測。機(jī)械手根據(jù)預(yù)設(shè)的檢測頻率自動(dòng)從生產(chǎn)線上抓取鑄件進(jìn)行檢測。通過機(jī)器人檢測系統(tǒng)與生產(chǎn)線的無縫連接，真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高效、智能的無人檢測。同時(shí)，建立數(shù)據(jù)庫，保存產(chǎn)品信息、檢測信息等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的跟蹤和可追溯性，為未來引入大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供早期數(shù)據(jù)支持。

(7)數(shù)字車間

本項(xiàng)目實(shí)時(shí)收集車間各種設(shè)備和生產(chǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析車間實(shí)時(shí)收集的數(shù)據(jù)。準(zhǔn)確收集和有效整合生產(chǎn)過程中的各種信息，及時(shí)準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)過程中的動(dòng)態(tài)信息，分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)材料消耗，為提高生產(chǎn)效率和材料資源利用率提供決策支持。同時(shí)，信息采集模塊和 ERP 系統(tǒng)生產(chǎn)計(jì)劃、訂單任務(wù)對接，在生產(chǎn)過程中，質(zhì)量跟蹤模塊和過程跟蹤模塊同時(shí)跟蹤現(xiàn)場生產(chǎn)模塊的生產(chǎn)，并將跟蹤信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫畔⑹占K，信息收集模塊通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴a(chǎn)管理模塊，生產(chǎn)管理模塊根據(jù)收集的信息管理和控制生產(chǎn)。

四、項(xiàng)目實(shí)施效果

富華鑄鍛全過程自動(dòng)鑄造生產(chǎn)線于2017年 2 月完成試生產(chǎn)，1月份達(dá)到全生產(chǎn)目標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期，基本實(shí)現(xiàn)全生產(chǎn)過程自動(dòng)化，成為國內(nèi)鑄造廠最先進(jìn)的生產(chǎn)線之一。在項(xiàng)目投產(chǎn)的幫助下，富華鑄鍛 2017 年產(chǎn)量超過 20萬噸，營業(yè)收入 12.5 1億元，相對于2016年 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 2 2~3 3 倍，廢品率降至 0.3%

以下項(xiàng)目采用雙主機(jī)造型，生產(chǎn)效率高，各生產(chǎn)工藝節(jié)拍設(shè)計(jì)合理，各工藝連接順暢。 170箱以上的效率已達(dá)到國內(nèi)靜壓造型線平均水平的 2~3 倍。由于整個(gè)生產(chǎn)線的高度自動(dòng)化，人工干預(yù)過程很少，大大降低了工人操作不當(dāng)造成的質(zhì)量問題，大大提高了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，整個(gè)生產(chǎn)線的平均廢物率控制在 0.3%以下遠(yuǎn)低于行業(yè)平均水平。同時(shí)，自動(dòng)化程度的提高也大大降低了項(xiàng)目所需的工人數(shù)量。生產(chǎn)線年人均產(chǎn)量超過800 噸，是行業(yè)平均水平的幾倍。

(2 )尺寸精度高，加工余量少

采用高精度造型技術(shù)，產(chǎn)品尺寸精度大大提高，直徑 500mm 制動(dòng)鼓鑄件的加工余量可設(shè)置在 1.5mm，最低產(chǎn)品拔模坡度可低至 0.8°。減少加工余量一方面可以降低加工過程的加工成本，另一方面也可以減少原材料的消耗，達(dá)到節(jié)約資源的目的。通過精確控制生產(chǎn)線上生產(chǎn)的相同型號的制動(dòng)鼓鑄件，可以減輕5~10%的鑄件重量，達(dá)到輕量化設(shè)計(jì)的目的。

(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)目利用自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器人代替人工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)拋光披風(fēng)、毛刺和澆筑殘留物。工人解放高勞動(dòng)強(qiáng)度的工作，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)度作業(yè)，也相應(yīng)降低了工傷事故的可能性。

(4)綠色鑄造引領(lǐng)行業(yè)升級

本項(xiàng)目致力于建設(shè)綠色鑄造廠。一方面，在產(chǎn)品開發(fā)初期，技術(shù)人員對產(chǎn)品工藝進(jìn)行模擬分析，優(yōu)化工藝方案，選擇最佳生產(chǎn)工藝，縮短開發(fā)周期，減少工藝試驗(yàn)次數(shù)。另一方面，落砂清洗工藝采用全封閉設(shè)備，車間采用先進(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)生的廢砂經(jīng)廢砂回收設(shè)備處理后全部回收利用，減少了固體廢物的排放?？諝鈮嚎s機(jī)的余熱也通過回收利用加熱到生活區(qū)，實(shí)現(xiàn)了全面的節(jié)能減排。

項(xiàng)目建成后，鑄造協(xié)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)多次組織國內(nèi)鑄造同行參觀，成為我國鑄造自動(dòng)化工廠的示范項(xiàng)目，對我國綠色鑄造的發(fā)展、鑄造行業(yè)的自動(dòng)化升級和產(chǎn)業(yè)升級具有重要意義。

「智能制造應(yīng)用案例」案例1：鑄造3D打印全過程智能工廠

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