由中国机械工业联合会、山东省工业和信息化研究院、山东省铸造协会联合主办,山东新丞华展览有限公司承办的“2023第五届山东国际铸造工业展览会”(简称:山东铸造展)将于2023年8月18日-20日在青岛世界博览城(青岛市西海岸新区三沙路)举办。本届“山东铸造展”将继续以“铸造产业转型升级、高质量发展”为主题,结合当下 铸造产业形式,展会与“山东铸造转型升级齐鲁行”活动相呼应,举全行业之力以区域 带动为基础,技术、工艺装备、材料引进为方法,发挥山东装备制造业强省优势,搭建 共创、共享、共赢新氛围为平台,力促铸造企业创新与高质量发展为目标。展会期间将举办系列论坛活动,通过主题演讲、生态展示、高端对话等多种方式, 结合我省铸造行业的发展现状,引导企业少走弯路,实现铸造行业可持续高质量发展。,今天山东铸造展组委会小编就带大家来了解一下关于“山东铸造展-广东富华铸锻全过程自动铸造生产线”方面的信息,希望能帮到您。
在铸造业十四五发展的第一年,中国铸造协会在第五届中国铸造节上正式向全行业发布了十四五发展规划,明确了智能制造的发展目标。

智能制造:通过典型的数字车间/智能工厂示范建设,加快行业信息化建设步伐,形成适用典型铸造技术和不同产品的智能制造成熟模式,制定智能铸造和成熟度评价系列标准,引领行业智能制造快速发展。到2025年,将培育200多个数字车间/智能工厂。

铸造行业,广东富华铸锻有限公司的全过程自动化铸造生产线作为智能制造示范项目,引领行业智能制造的快速发展。今天我们将详细介绍这个项目。

全过程自动化铸造生产线

一、企业简介

广东富华铸造锻造有限公司位于广东省江门市新会区沙堆镇,是一家拥有近20年历史的大型合资铸造企业。公司主要为富华机械集团提供轮毂、制动鼓、桥壳、鞍座、制动底板等汽车铸造部件,其中轮毂、制动鼓为主导产品。2018年,公司在职员工 1521 人,年产值 123193 1万元,主营业务收入 131840 1万元。2013年,公司首次通过了高新技术企业的认可。2015年,公司成立的研发中心被认定为广东省特种车辆和商用车零部件铸造锻造(富华)工程技术研究中心ISO 9001;2015 年 IATF16949 质量体系认证CCS、美国 ABS、法国 BV、德国 GL、英国 LR 和其他国家船的工厂认证证书。公司拥有100多名专业研发人员,其中中中级职称 18 人,高级职称 8 人,涵盖模具设计、铸造工艺、型砂、熔炼等专业领域。公司获得授权专利 76 项,其中发明专利 4 项,实用新型 64 项,外观专利 6 项,公司主要产品均具有独立的知识产权。

公司自成立以来,一直以建设绿色铸造车间为目标,不断探索铸造行业各种先进技术的应用。车间采用先进的除尘设备,生产的废砂全部回收利用,生产过程尽可能自动化。公司规划设计的制动鼓生产线已达到国际先进水平,实现了从成分、熔炼、铁水运输、浇筑、造型、铸件冷却、抛丸、抛光、油漆浸泡到包装的全过程自动控制。

二、项目背景

作为世界上铸造产量最大的国家,铸造企业的平均产量仅为德国铸造企业的四分之一,铸造企业的整体技术设备水平与发达国家仍存在较大差距。企业之间的技术设备水平差距也相对较大,少数企业的技术设备水平已达到国际水平,但整体水平不高。铸造是一个传统的劳动密集型产业。我国铸造行业整体自动化程度较低,劳动强度高、工作环境差、能耗高、环境污染严重。因此,通过自主创新,必须开发高度自动化的铸造生产线。

铸造是一个传统的行业,铸造车间的工作环境相对较差,劳动强度相对较大,特别是在清洁和抛光过程中。近年来,随着劳动力价格的上涨,我国制造企业的人口红利逐渐消失,铸造企业由于工作环境恶劣,更容易陷入招聘和留住人员的困难。促进自动化改造,使用自动化设备辅助操作或取代重体力劳动,可以改善工人的工作环境,降低工人的劳动强度,使铸造企业能够吸引和留住人才。

铸造车间工人的文化程度整体偏低,专业技能相对较差,再加铸造厂工人流动性大,车间工人往往得不到系统性的技能培训,因车间工人工艺要求执行不到位而导致的质量问题时有发生。使用先进的自动化设备,可以有效减少人为因素对产品质量的影响。

绿色铸造是铸造业未来的发展趋势。随着我国国民经济发展模式向结构调整优化、效益环保和供给侧改革的转变,铸造业企业基于循环经济模式进行绿色、环保、节能转型势在必行。在传统铸造业的基础上,建设绿色、节能、环保铸造生产基地,从产品设计、原材料、能耗、清洁工艺、充分利用除尘、污染、气体、降噪设备,减少主要污染物排放,改善工人工作环境,向节能环保铸造企业发展。

三、实施方案

富华铸锻自动铸造生产线总投资.5 亿元,主要生产商用车制动鼓铸件,设计产能 10 万吨/年。本项目充分运用各类先进铸造设备,合理设计各个生产环节的节拍,通过生产线的集成,将铸造过程的各个工序进行无缝衔接,实现了铸造全流程自动化,在生产全过程铸件不离线不落地,工序之间实现数据自动通讯,生产、质量、设备、物料、能耗等数据信息自动采集并汇总分析,保证高性能零件的质量控制,智能化达到工业 3.5 的水平。




全过程自动化铸造生产线示意图

整个项目的核心内容和创新点如下:

(一)全过程铸件不下线

传统铸造车间各工序相对独立,材料和铸件通过天车、叉车或平板车转移。本项目创新了生产线设计,将铸造过程中相对独立的工艺无缝连接,实现了从生铁、废钢到成品堆垛包装的全过程自动化。铸件在生产过程中不离线,生产线完全包含所有工艺。铸件在冷却、抛丸、喷漆的同时完成,无需额外的人工转移,减少了工伤事故的隐患。

(二)双主机造型

本工程采用静压造型工艺。静压造型是目前最常用的湿砂造型工艺之一。具有砂型紧实度强、铸件尺寸精度高、表面粗糙度好、模板利用率高、劳动条件好等特点,可用于生产结构复杂的铸件。根据制动鼓铸件结构相对简单、无芯的特点,本工程采用双主机完成上下砂型。与传统的单主机造型线相比,生产效率更高,可达到 170 箱/小时,远高于单主机造型线。

(三)高度自动化

工业机器人已成为制造业的重要组成部分。越来越多的企业使用机器人来获得更高的生产效率,解决人力问题。本项目各工序尽可能采用自动化设备代替人工操作,如采用自动配料系统完成炉前配料,采用自动转运车将熔炼铁水运至浇筑站,采用自动浇筑机浇筑,采用自动研磨机清理铸件接缝、毛刺、浇筑出口残留,采用自动喷漆完成铸件防锈处理,采用自动堆垛机和包装机完成成品包装。传统铸造车间熔化、抛光、油漆是工作环境恶劣的工艺,劳动强度相对较大。通过自动化设备的应用,大大改善了工人的工作环境,降低了劳动强度,减少了工人的操作环节,避免了人为因素造成的产品质量波动。

(四)恒温定速浇注

本项目采用新型气压保温浇筑炉,实现恒温恒速浇筑。充分利用虹吸和连接器的原理,实现金属液体浇筑和补充的同步操作。通过调整浇筑炉内的气压,控制出口罐位置的铁水液位高度恒定,实现浇筑速度恒定;通过感应线圈加热炉内的铁水,确保浇筑温度恒定。浇筑炉的控制系统和电气功能均由计算机控制。预编程设计精确的浇筑位置、速度和温度,实现精确的自动浇筑,大大提高了工艺稳定性。浇筑蠕墨铸铁时,浇筑炉采用氮压,可延缓妊娠衰退和蠕变衰退。

(5)连续冷却、连续抛丸、连续抛光

本工程的落砂、抛丸、抛光设计为轨道通过型,铸件在流通过程中完成落砂、冷却、抛丸、抛光,无需二次运输。连续冷却、抛丸、抛光。铸件上道工序完成后,通过运输轨道直接运输至下道工序,工序间无缝对接,实现全过程的系统控制。落砂、抛丸、抛光均采用全封闭的形式。清洗过程中产生的粉尘通过除尘系统吸收,减少了车间内的粉尘和噪声污染,实现了绿色铸造的目标。

(6)铸件质量 在线检测

结合铸造生产过程控制,采用工业机器人检测技术,实现铸件质量在线检测。机械手根据预设的检测频率自动从生产线上抓取铸件进行检测。通过机器人检测系统与生产线的无缝连接,真正实现大规模、高效、智能的无人检测。同时,建立数据库,保存产品信息、检测信息等数据,实现产品信息的跟踪和可追溯性,为未来引入大数据分析系统提供早期数据支持。

(7)数字车间

本项目实时收集车间各种设备和生产数据,统计分析车间实时收集的数据。准确收集和有效整合生产过程中的各种信息,及时准确掌握生产过程中的动态信息,分析设备运行数据和生产材料消耗,为提高生产效率和材料资源利用率提供决策支持。同时,信息采集模块和 ERP 系统生产计划、订单任务对接,在生产过程中,质量跟踪模块和过程跟踪模块同时跟踪现场生产模块的生产,并将跟踪信息实时传输到信息收集模块,信息收集模块通过网络传输到生产管理模块,生产管理模块根据收集的信息管理和控制生产。

四、项目实施效果

富华铸锻全过程自动铸造生产线于2017年 2 月完成试生产,1月份达到全生产目标,各项指标达到预期,基本实现全生产过程自动化,成为国内铸造厂最先进的生产线之一。在项目投产的帮助下,富华铸锻 2017 年产量超过 20万吨,营业收入 12.5 1亿元,相对于2016年 5.65 亿元,同比增长 121%。

(1)全线自动化,生产效率达到行业平均水平的 2 2~3 3 倍,废品率降至 0.3%

以下项目采用双主机造型,生产效率高,各生产工艺节拍设计合理,各工艺连接顺畅。 170箱以上的效率已达到国内静压造型线平均水平的 2~3 倍。由于整个生产线的高度自动化,人工干预过程很少,大大降低了工人操作不当造成的质量问题,大大提高了生产过程的稳定性,整个生产线的平均废物率控制在 0.3%以下远低于行业平均水平。同时,自动化程度的提高也大大降低了项目所需的工人数量。生产线年人均产量超过800 吨,是行业平均水平的几倍。

(2 )尺寸精度高,加工余量少

采用高精度造型技术,产品尺寸精度大大提高,直径 500mm 制动鼓铸件的加工余量可设置在 1.5mm,最低产品拔模坡度可低至 0.8°。减少加工余量一方面可以降低加工过程的加工成本,另一方面也可以减少原材料的消耗,达到节约资源的目的。通过精确控制生产线上生产的相同型号的制动鼓铸件,可以减轻5~10%的铸件重量,达到轻量化设计的目的。

(3 )机器代人,改善工人的工作环境,降低工人的劳动强度

本项目利用自动化设备和机器人代替人工作业,实现机器人自动抛光披风、毛刺和浇筑残留物。工人解放高劳动强度的工作,改善工人的工作环境,降低工人的劳动强度。工人不直接进行高劳动强度作业,也相应降低了工伤事故的可能性。

(4)绿色铸造引领行业升级

本项目致力于建设绿色铸造厂。一方面,在产品开发初期,技术人员对产品工艺进行模拟分析,优化工艺方案,选择最佳生产工艺,缩短开发周期,减少工艺试验次数。另一方面,落砂清洗工艺采用全封闭设备,车间采用先进的除尘设备,减少车间粉尘等污染物的排放。生产过程中产生的废砂经废砂回收设备处理后全部回收利用,减少了固体废物的排放。空气压缩机的余热也通过回收利用加热到生活区,实现了全面的节能减排。

项目建成后,铸造协会领导多次组织国内铸造同行参观,成为我国铸造自动化工厂的示范项目,对我国绿色铸造的发展、铸造行业的自动化升级和产业升级具有重要意义。

「智能制造应用案例」案例1:铸造3D打印全过程智能工厂

「智能制造应用案例」案例二:高强铸件生产和加工数字化车间

「智能制造应用案例」案例三:大型铸钢件制造数字化工厂

「智能制造应用案例」案例4:柳工智能铸造现代绿色

「智能制造应用案例」五:高铁齿轮箱金属型低压铸造智能绿色车间

智能制造案例7:大连亚明轻型汽车关键压铸件及模具数字化工厂

智能制造应用案例8:安钢集团20万吨DN80-300铸管智能车间

智能制造应用案例9:玫瑰集团一流生产集成智能工厂


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      发挥山东装备制造业强省会优势,搭建共创、共享、共赢新氛围平台,力促铸造企业创新与高质量发展。展会与“山东铸造转型升级齐鲁行”活动相呼应,力求打造协会牵头、全员参与、以全行业发展促进为目标、开拓共进发展新方向的交流平台,发挥山东装备制造业强省会优势,搭建共创、共享、共赢新氛围平台,力促铸造企业创新与高质量发展。

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