装载机箱体白模涂胶粘接技术的创新发展历程
郭跃广，龙工（福建）铸锻有限公司
龙工(福建)铸锻有限公司，消失模铸造车间年设计产能达2万吨，主导产品有LG变速箱体等，需要进行大量的白模模片粘接，实现机器设备涂胶粘接及流水线作业对提高生产率及保证产品质量具有重要作用。
该箱体白模粘接，先后经过了手工涂胶粘接、机器人涂冷胶粘接、消失模胶合机热胶粘接、消失模热胶粘接机等。
涂胶粘接工艺的创新发展，反映了我国消失模铸造在该领域的进步历程，这里对该产品的涂胶粘接工艺的不同阶段进行介绍。
1、人工涂胶粘接
1.1人工冷胶的粘接
LG箱体外形由4层大模片组成，有3层粘接面需要涂胶后再进行模片与模片的粘接，要求：涂胶均匀、不断胶、不堆积；粘接后，两模片不错位，无缝隙。
早期的常规工艺是：人工用画笔蘸上胶水再涂敷于模片的粘接面上，存在问题是，
1）胶水蘸多了，涂敷于粘接面时前段的胶水留下的偏多，胶层偏厚，甚至外溢；
2）胶水蘸少了，涂敷的胶水偏少，胶层偏薄，产生缝隙，增加蘸胶的总次数；
3）由于模片较大，粘接面窄而长，至使前面涂的胶快干了，后面的胶还没涂好（夏天更为突出），造成局部粘合的不牢靠；
4）对新工人培训有一个较长的过程，即使工人有较熟练的程度，涂胶速度还是制约了生产。
以上4点使粘接质量和粘接速度均受到严重影响，纯手工粘接时，熟练工人每人每天粘接最多4件，非熟练工人每人每天粘接3件，无法满足生产进度需要。
人工涂胶所用的工具和材料有：工作平台、胶水及装胶水杯子、画笔、单面胶、双面胶、美工刀、剪刀、小铁钉、小压铁、修补膏、胶枪、胶棒等。
1.2人工热熔胶的粘接
胶枪和热熔胶主要应用于浇冒口的粘接，到夏天热熔胶凝固时间较长，也有将热熔胶用于小件的粘接，方法如下：
1）将挤压出的胶线涂于模片的结合面上，合上另一模片后，压紧对齐，让胶凝固；
2）用胶枪对接缝一段一段涂胶（每段mm左右），涂一段就用母指和食指捏住硅胶揉面垫的片片，沿着胶线将凸出的热熔胶刮平就可，不烫手，一段用一片，后续不用再粘胶带纸或涂修补膏；
3）刮到的热熔胶，大部分是被挤压散开涂于接缝的两边上，最后有一部分会粘于揉面垫上，只要将带有胶这一面粘于工作台板上，每次的揉面垫片不重叠放置。由于使用了多片交替，先前的胶凝固了，就可以把揉面垫拿开再用，一点都不粘胶，并由此周而复始使用；
4）现有的热熔胶吐出胶线后，30秒左右就会表干失去黏性，不适合粘接大件。
2机器人涂胶粘接工艺
2.1工艺方案制定
年前，国内用机器人涂胶来粘接模片的消失模厂家为数不多，未能见到相关的技术报道；我公司与北京某公司商定，共同开发适合龙工铸锻消失模箱体白模的机器人涂胶和模片粘接方案。
确定的涂胶和粘接方案为：
1）第一层模片定位于设置有可直线往复运动的模片输送线的定位平板上（轨道行走长度2.5米），该定位操作的工位为A（设计并排安装两条模片输送线）；
2）模片随定位平板移动到机器人的手臂下方（左方或右方），称为B工位；
3）机器人的手臂装有胶阀，通过胶管连接微型供胶泵和出胶控制阀（一机器人交替涂胶于两个B工位）；
4）设定涂胶轨迹（沿着粘接面边界往里4mm-5mm，往返双边涂胶）；
5）涂好胶的模片返回到A工位；
6）对准位置放入第二层模片粘牢（用胶带纸辅助固定）；
7）再进入到B工位，进行第二层面的涂胶（用第二层面涂胶轨迹）；
8）再返回到A工位，粘接第三层模片；
9）第三次进入到B工位，进行第三层面的涂胶（用第三层面涂胶轨迹）；
10）又返回到A工位，粘接第四层模片（完成了四层模片粘接）；
11）将粘接好的白模取出，转到下一步工位。
2.2设备的制造和安装
按照以上主体方案，由协作公司设计成套设备和安装。主要设备有：机器人2台，粘接工位往返线4条，供胶泵2套，控制屏2套，程序编程器2套及配套件等。总共安装两套，一套专门用于LG箱体，另一套用于LG壳体和ZL30箱体，分布于车间的南侧和北侧。
2.3设备调试及工艺试验
2.3.1模片的定位：模片的定位主要利用模片所带的两个圆孔，在定位底板上做出相配套的两个定位座进行定位。定位座定位不受模片外框变形的影响，操作更为便捷和准确。
2.3.2胶水的选用：开始没有找到机器人专用的泡沫粘接胶，而是用手工刷涂的醇基泡沫胶代替，可稀释调整粘稠度。
2.3.3涂胶轨迹的设定：由协作公司派程序专家，我方配合完成。
2.3.4出胶速度的试验：出胶速度主要由出胶口管径和出胶压力两者决定。
出胶管径用了φ0.3、φ0.4、φ0.6、φ0.8、φ1.0、φ1.2等，管径小的出胶太细，也容易堵塞；管径较大的，出胶太快，造成堆积。
选用φ0.6、φ0.8为宜。在这两种管径下，调整供胶泵压力，达到合适状态。
2.3.5出胶枪移动速度的调试：移动速度太快，转弯时胶会被甩开；直线时，胶会被拉细，甚至断胶，不可取；太慢时影响效率。
2.3.6通过多次反复的试验，得出合理的参数，下图为机器人对第一层模片的涂胶过程。
2.3.7第一层涂胶后，模片返回到A工位，对准位置放入第二层模片粘牢，用单面胶拉住胶缝，防止模片脱开，
2.3.8第二层涂胶后，模片返回到A工位，对准位置放入第三层模片粘牢，
2.3.9第三层涂胶后，模片返回到A工位，对准位置放入第四层模片粘牢。
2.4机器人涂胶的优缺点，
机器人实施涂胶粘接的成功，解决了箱体白模模片粘接的瓶颈问题，通过对模片粘接流水线的设定，极大地提高了白模粘接速度，减少了人员，满足了生产要求。
机器人实施涂胶粘接的成功,填补了公司机器人涂胶粘接的空白，当时，对提升消失模白区的机械化自动化水平起到重要作用。
不足之处是：
1）所用的胶水是冷胶，涂胶粘合后，两模片的结合面层间要用单面胶拉住，防止脱开，并等待胶水自干固化，占用了时间和放置空间；
2）因冷胶凝固时间长，白模组合后，局部有可能因为冷胶未干，造成模片胶合处错位；
3）冷胶的供胶系统较复杂，若较长时间不用，容易堵塞，清洗困难；
4）不同的产品需要专用的定位板和工装夹具。
3消失模胶合机热胶粘接的突破，
3.1胶合机的组成
3.1.1胶合机的主体框架，
主体框架包括四周立柱、支架、模具安装基板（上板、下板、胶板），附件基座等。为了保证模具上、下板闭合，产品可以精确胶合，不错位，胶合机上板、下板和胶板都做成固定模具，在安装过程中，各板的平行度误差必须小于0.2mm，
3.1.2油温加热系统
油温加热系统是由胶槽和模温机组成，胶槽用于盛装液态热熔胶。胶槽是一个空心的长方体结构，其上方装有印板固定架，可带动印板上下运动；胶槽的底部和四周采用高温热油加热，常温下把固态的热熔胶加热到融化状态。
模温机单独放置，模温机内的热油加温后泵入胶槽油夹层，以熔化胶槽内的固态胶，并持续维持一定的温度状态。
3.1.3液压系统
本设备的动力供给，包括上板旋转、上板前后运行、下板升降、胶板升降等。
3.1.4真空系统
利用真空吸附原理，使模片能更好的贴合在模具上，便于模片的安装。胶合后，释放空气压力，白模就能顺利拿下来，整个运行过程由PLC控制。
3.1.5电控系统
通过PLC控制各液压动作和胶槽加温可靠有序进行，并保障人员操作及设备运行的安全，降低能耗。
3.2胶合机的工作流程，
3.2.1模温机胶槽加热受PLC控制，使热熔胶保持温度均匀的液态。印模板安装在胶池内模板上，上靠模安装在上模架上，下靠模安装在下模架上。
3.2.2打开真空负压，人工将相匹配的模片放到对应的上靠模和下靠模具里。
3.2.3液压站提供动力，PLC控制，使上模架旋转与下模架平行，通过液压缸，导轨将上模架运转至胶槽上方，印模板从胶槽池中匀速升起，触碰到上靠模上的模片，这样就在上靠模的模片胶合线上了一层均匀的胶水。
3.2.4印模板均匀复位，液压站给动力，上模架经过导轨伸出设备外，与下模框对齐，然后下模框向上运动，直至产品上模片压倒下模片上面，两个模片压到一起，真空系统停止工作，保持一段时间，使胶冷却，以增强胶缝胶水的粘接强度。
3.2.5到达保压时间后，下靠模向下移动，产品留在下靠模，上靠模旋转90°，最后人工将粘接好的产品取下，如果有多片模片需要粘接的，按上述四步周而复始。
3.3自动胶合机设备的优点，
3.3.1实现了由冷胶机器粘接，到热胶机器粘接的突破。
使用热胶粘接，大大缩短了胶合时间，两模片的结合面层间不再要用单面胶拉住，也不用胶带纸封边，提高了效率、腾出了空间，是一个极大的突破。
3.3.2胶线均匀一致，适合平面、曲面和垂直面的粘合。
3.3.3可以分步自动完成粘胶和模片粘合，并可自动校正局部变形。
3.3.4自动化程度高，均可以在电控系统操作屏上进行作，不需要经验丰富的员工，降低员工成木。
3.3.5胶出的模样定位精确稳定。
不足之处：设备投入较大，模具费用较高，更换模具较费时。
4消失模热胶粘接机粘接的飞跃，
4.1热胶粘接机的设备组成，
4.1.1三轴联动系统合成涂胶运动轨迹，
三轴联动装置,包括X轴平移机构,Y轴平移机构,Z轴上下移动机构和吐胶模块；
Y轴平移机构设置于X轴平移机构上,并可以沿X轴平移；
Z轴上下移动机构设置于Y轴平移机构上,并可以沿Y轴平移；
热胶模块设置于Z轴上下移动机构上,并可以沿Z轴上下移动。
本三轴联动装置通过X轴平移机构,Y轴平移机构和Z轴上下移动机构的动作合成，实现对吐胶模块的三轴联动操作。
4.1.2热熔胶的供给系统只有使用热熔胶粘接，才能提高粘接效率，使用热熔胶取代冷胶是关键所在。对热熔胶的要求：能保留一定的开放时间不凝固（2分钟后），涂胶后到两模片粘接前处于熔融态，在两模片粘接扣紧后进入软化，此时可手工压动模片较正有偏移接缝部位，然后凝固。压力齿轮泵将加热槽的热熔胶经管道压送至胶嘴，整条管道外加发热丝和保温层，温度可调。由于涂胶模块的多方位移动，胶管必须随时跟进或退出，因此设置了胶管滑轮滚动装置。4.2配备的粘接工装用三轴联动的热胶粘接机，不需要增加任何模具，只需配备相应的模片定位工装就可。该工装就用多层胶合板、方料、木条制作，通过挖孔或钉木条，操作简单，重量轻，制作成本低。木制工装的直角边紧靠固定于粘接机工作台板上的直角边定位条，不必要进行任何加固措施，更换非常方便。4.3人机界面的轨迹编程，人机界面的轨迹编程，经培训过的普通女工，就可操作。4.4模片放置于工装后的涂胶作业，一次可以放置2片大的模片，一片涂胶后即可先拿出，对于小模片可以多放几个，以提高效率。4.5模片的粘合涂胶机吐胶后，该胶可保持2分钟后还有黏性，让其有足够的时间进行粘合和校正。5四种粘接方式状态的对比，
粘接方式
项目
手工粘接
机器人涂冷胶粘接
胶合机热胶粘接
热胶粘接机粘接
备注
涂胶速度
慢
快
快
快
胶干速度
冷胶慢
慢
快
快
拉单面胶
不要
要
不要
不要
围单面胶
要
要
不要
不要
对胶要求
不高
较高
较高
较高
设备投入
不大
较大
大
较大
附加工装
不大
不大
大
不大
产品切换
快
较快
较慢
快
大模片
不适合
适合
适合
适合
小模片
适合
不适合
不适合
适合
胶槽容积
\
小
大
小
散发气味
不会
不会
有些
不会
设备移动
容易
不容易
不容易
容易
能耗
小
较小
较大
较小
综合评价
差
较差
好
更好
6结论，（1）普通的手工涂胶粘接，虽然效率低，但对操作条件要求简单，只需有工作台板和简单的工具材料就可，在大部分小企业和刚起步消失模厂家以及新产品开发、工装制作等应用较多。（2）机器人涂冷胶粘接工艺，由于需要一定的投入及冷胶凝固速度慢带来后续处理问题，也由于热胶机的出现，使得机器人涂冷胶粘接工艺的应用前景较差。（3）胶合机热胶粘接工艺，设备投入较大，配套模具较多，适合于结合面复杂，精确度要求高的白模粘接。（4）消失模热胶粘接机工艺，设备紧凑、占地面积少、工艺先进、配套工装简单、更换模板快、容易掌握、粘接效率高，应用前景好。预览时标签不可点收录于合集#个上一篇下一篇