標(biāo)準(zhǔn)銀鑄造過程中的生產(chǎn)物流

生產(chǎn)物流是指原材料、燃料、外購件等投入生產(chǎn)后，經(jīng)過下料、發(fā)料，運(yùn)送到各加工點(diǎn)和存儲(chǔ)點(diǎn)，以在制品的形態(tài)，不停地從一個(gè)生產(chǎn)單位流入到另一個(gè)生產(chǎn)單位， 按照規(guī)定的工藝過程進(jìn)行加工、儲(chǔ)存，借助一定的運(yùn)輸裝置，在某個(gè)點(diǎn)內(nèi)流轉(zhuǎn)，又從某個(gè)點(diǎn)內(nèi)流出，始終體現(xiàn)著物料實(shí)物形態(tài)的流轉(zhuǎn)過程[2]。鑄造中的生產(chǎn)物流動(dòng)作與生產(chǎn)過程是相輔相成的，已經(jīng)構(gòu)成生產(chǎn)工藝的一部分。例如某大型機(jī)械廠的鑄造車間每生產(chǎn)1 t 合格鑄件， 物料搬運(yùn)高達(dá)110 t 次； 某大型汽車廠鑄造車間在汽車輪轂的鑄造過程中， 僅從落砂完畢到入庫的一段工序中，需搬運(yùn)16 次； 某柴油機(jī)鑄件僅是物料的運(yùn)入和運(yùn)出，已經(jīng)是合格鑄件質(zhì)量的6 倍。在現(xiàn)有的1 000盎司標(biāo)準(zhǔn)銀錠鑄造生產(chǎn)中，銀錠需要不斷離開上一道工序，進(jìn)入下一道工序，不停地發(fā)生搬上搬下、向前運(yùn)動(dòng)、暫時(shí)停止等物流動(dòng)作，整個(gè)工藝過程過于側(cè)重孤立的生產(chǎn)工序，而忽視了每個(gè)物流動(dòng)作的銜接和配合，在一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)，物流動(dòng)作所用的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于實(shí)際加工的時(shí)間 。

1 000 盎司標(biāo)準(zhǔn)銀錠是向倫敦金銀市場(chǎng)協(xié)會(huì)（LBMA）交割的主要商品之一。該協(xié)會(huì)是世界黃金和白銀場(chǎng)外交易市場(chǎng)的中心，客戶涵蓋全球持有金銀的主要央行、金銀生產(chǎn)商、精煉商、加工商以及其他貿(mào)易商。由于LBMA 嚴(yán)格的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管條例，使得其商品交割名單被廣泛視為事實(shí)上的金錠和銀錠國(guó)際品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)有不少生產(chǎn)商已經(jīng)進(jìn)入交割名單。目前國(guó)內(nèi)只有某銅業(yè)公司2004 年從日本引進(jìn)一臺(tái)銀錠鑄造機(jī)， 但在使用過程中存在一些問題。其他廠家都是手工澆鑄，產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，廢品率較高，在整個(gè)生產(chǎn)過程中，根據(jù)工藝需要，銀錠反復(fù)搬運(yùn)20 余次，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，而且實(shí)施某些工藝時(shí)，銀錠尚有一定溫度，存在一定的安全隱患。

通過對(duì)1 000 盎司標(biāo)準(zhǔn)銀錠生產(chǎn)工藝的分析，引入生產(chǎn)物流的設(shè)計(jì)理念，匯總了生產(chǎn)過程中的物流動(dòng)作， 以某年產(chǎn)600 t/a 的貴金屬冶煉廠為實(shí)例， 設(shè)計(jì)一套銀錠自動(dòng)化鑄造線， 縮短各工序的距離，避免不必要的搬運(yùn)，提高生產(chǎn)效率， 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 。

1 000 盎司標(biāo)準(zhǔn)銀錠重(32±1) kg，總體呈梯形， 正面（標(biāo)示面） 尺寸：300 mm×127mm，底面尺寸：280 mm×100 mm，以純度為99.9%的電解銀粉為主要原材料，熔煉后直接澆注入平模模具，冷卻成型后經(jīng)過酸洗、水洗、打碼、稱重、碼垛、包裝、碼垛等 。

從LBMA1000 盎司標(biāo)準(zhǔn)銀錠的生產(chǎn)工藝看出，銀錠需要在各個(gè)工序反復(fù)搬運(yùn)，順序進(jìn)行，約19 個(gè)生產(chǎn)物流動(dòng)作。其中熔煉完畢到出模之間約7 個(gè)物流動(dòng)作，該過程金屬從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變中，溫度較高，存在安全隱患。因此，將該環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)成一臺(tái)銀錠鑄造車，完成從成型、保溫、緩冷、出模以及熏模等物流動(dòng)作，并通過PLC 進(jìn)行信號(hào)反饋、互鎖、發(fā)出指令。銀錠成型后的工藝流程中，其生產(chǎn)物流動(dòng)作主要是搬運(yùn)，為了縮短生產(chǎn)物流的時(shí)間和距離，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，采用用一臺(tái)工業(yè)機(jī)械手取代人工，并將其設(shè)置為物流圓心， 將從成型到碼垛之間的生產(chǎn)物流串聯(lián)成一個(gè)閉環(huán)。

標(biāo)準(zhǔn)銀銀錠鑄造車的研制

銀錠鑄造車的設(shè)計(jì)理念是將多個(gè)生產(chǎn)物流動(dòng)作集成在一臺(tái)單體設(shè)備上，包括烘模、多塊銀錠逐一澆鑄成型、反饋澆鑄質(zhì)量信號(hào)、補(bǔ)溫緩冷、脫模等，縮短銀錠的搬運(yùn)距離。7 塊標(biāo)準(zhǔn)銀錠模具組成的模具組安裝在旋轉(zhuǎn)架上， 旋轉(zhuǎn)架一端通過軸承支撐座安裝在平移支架上， 另一端通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的FESTO 擺動(dòng)氣缸鏈接， 使旋轉(zhuǎn)架帶動(dòng)模具組能夠180°旋轉(zhuǎn)。平移機(jī)構(gòu)功率2.2 kW，通過滾珠絲杠與平移支架鏈接，使平移支架能夠沿直線導(dǎo)軌前進(jìn)后退，行程1 200 mm，行進(jìn)的步長(zhǎng)和速度可調(diào)。稱重系統(tǒng)在模車底座上生根，工作時(shí)升起，將模具組頂起5~10 mm，測(cè)量每次澆鑄金屬液體的質(zhì)量差，固定壓板通過壓板機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)架鉸接，當(dāng)銀錠凝固后，驅(qū)動(dòng)銀錠托盤壓緊銀錠，旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)后，銀錠脫落在銀錠托盤上。

工作過程： 提前把銀錠托盤放在固定壓板上，用插銷固定，在定點(diǎn)澆鑄爐進(jìn)行熔煉時(shí)，用乙炔槍對(duì)模具進(jìn)行預(yù)熱和熏模， 約150~200 ℃。熔煉完畢，澆鑄爐和銀錠鑄造車就位，稱重系統(tǒng)將模具組頂起，澆注完第一塊之后，稱重系統(tǒng)下降，模具向前平移一個(gè)工位，以此類推，澆注完7 塊銀錠之后，銀錠邊補(bǔ)溫邊緩冷，完全凝固之后，壓板機(jī)構(gòu)將銀錠固定壓板和銀錠托盤扣在銀錠上。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，旋轉(zhuǎn)架以軸承支撐座為軸心旋轉(zhuǎn)180°，銀錠自動(dòng)脫落在銀錠托盤上，拔出托盤上的插銷，旋轉(zhuǎn)架和模具組復(fù)位，銀錠托盤從側(cè)面推出，工業(yè)機(jī)械手將銀錠整體搬運(yùn)進(jìn)行下道工序 。

標(biāo)準(zhǔn)銀銀錠自動(dòng)化鑄造線的總體布局

1 000 盎司標(biāo)準(zhǔn)銀錠自動(dòng)化鑄造線的其他環(huán)節(jié)，從生產(chǎn)能力、設(shè)備選型、工藝布局等方面逐一進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

在某大型國(guó)有企業(yè)的貴金屬冶煉廠實(shí)驗(yàn)了該銀錠自動(dòng)鑄造線，銀錠鑄造車的動(dòng)作過程流暢，手動(dòng)和自動(dòng)操作工藝下稱重系統(tǒng)的測(cè)量精度滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)環(huán)節(jié)均能達(dá)到工藝要求。現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了3 天試生產(chǎn)， 其中第一天35 塊， 第二天和第三天均為49塊。平均7 塊/h，單班8 h 工作，第7 爐次澆注完畢，熔煉爐停止作業(yè)，工業(yè)機(jī)械手繼續(xù)工作，直至完成最后一道工藝。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過優(yōu)化生產(chǎn)物流過程，刪除多余的物流動(dòng)作， 設(shè)計(jì)的1 000 盎司標(biāo)準(zhǔn)銀錠自動(dòng)化鑄造線不僅能夠生產(chǎn)出符合LBMA 交割標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品， 而且縮短制造時(shí)間36.5%， 縮短搬運(yùn)時(shí)間94%，縮短搬運(yùn)距離91.6%，減少操作人員40%，提高成品率5.33%，顯著提高了生產(chǎn)效率。該鑄造線已獲得國(guó)家專利（ 專利號(hào)：ZL201420462946.5） 。

將生產(chǎn)物流引入1 000 盎司標(biāo)準(zhǔn)銀錠自動(dòng)化鑄造線，研制了一體化銀錠鑄造車，采用工業(yè)機(jī)械手串聯(lián)生產(chǎn)流程，減少了生產(chǎn)過程中多余的物流動(dòng)作。通過實(shí)驗(yàn)表明， 能夠顯著縮短生產(chǎn)時(shí)間， 減少搬運(yùn)距離，產(chǎn)品品質(zhì)得以提高。依次為啟發(fā)，將生產(chǎn)物流引入傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)過程， 研制新設(shè)備， 開發(fā)新工藝，進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，可以顯著提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，是技術(shù)創(chuàng)新的新手段 。