标准银生产物流动作分析和关键设备研制

从LBMA1000 盎司标准银锭的生产工艺看出，银锭需要在各个工序反复搬运，顺序进行，约19 个生产物流动作。其中熔炼完毕到出模之间约7 个物流动作，该过程金属从液态到固态的转变中，温度较高，存在安全隐患。因此，将该环节设计成一台银锭铸造车，完成从成型、保温、缓冷、出模以及熏模等物流动作，并通过PLC 进行信号反馈、互锁、发出指令。银锭成型后的工艺流程中，其生产物流动作主要是搬运，为了缩短生产物流的时间和距离，实现自动化操作，采用用一台工业机械手取代人工，并将其设置为物流圆心， 将从成型到码垛之间的生产物流串联成一个闭环。

标准银银锭铸造车的研制

银锭铸造车的设计理念是将多个生产物流动作集成在一台单体设备上，包括烘模、多块银锭逐一浇铸成型、反馈浇铸质量信号、补温缓冷、脱模等，缩短银锭的搬运距离。7 块标准银锭模具组成的模具组安装在旋转架上， 旋转架一端通过轴承支撑座安装在平移支架上， 另一端通过联轴器与旋转机构的FESTO 摆动气缸链接， 使旋转架带动模具组能够180°旋转。平移机构功率2.2 kW，通过滚珠丝杠与平移支架链接，使平移支架能够沿直线导轨前进后退，行程1 200 mm，行进的步长和速度可调。称重系统在模车底座上生根，工作时升起，将模具组顶起5~10 mm，测量每次浇铸金属液体的质量差，固定压板通过压板机构与旋转架铰接，当银锭凝固后，驱动银锭托盘压紧银锭，旋转架旋转后，银锭脱落在银锭托盘上。

工作过程： 提前把银锭托盘放在固定压板上，用插销固定，在定点浇铸炉进行熔炼时，用乙炔枪对模具进行预热和熏模， 约150~200 ℃。熔炼完毕，浇铸炉和银锭铸造车就位，称重系统将模具组顶起，浇注完第一块之后，称重系统下降，模具向前平移一个工位，以此类推，浇注完7 块银锭之后，银锭边补温边缓冷，完全凝固之后，压板机构将银锭固定压板和银锭托盘扣在银锭上。旋转机构启动，旋转架以轴承支撑座为轴心旋转180°，银锭自动脱落在银锭托盘上，拔出托盘上的插销，旋转架和模具组复位，银锭托盘从侧面推出，工业机械手将银锭整体搬运进行下道工序 。

标准银银锭自动化铸造线的总体布局

1 000 盎司标准银锭自动化铸造线的其他环节，从生产能力、设备选型、工艺布局等方面逐一进行了设计。

1 000 盎司标准银锭重(32±1) kg，总体呈梯形， 正面（标示面） 尺寸：300 mm×127mm，底面尺寸：280 mm×100 mm，以纯度为99.9%的电解银粉为主要原材料，熔炼后直接浇注入平模模具，冷却成型后经过酸洗、水洗、打码、称重、码垛、包装、码垛等 。

生产物流是指原材料、燃料、外购件等投入生产后，经过下料、发料，运送到各加工点和存储点，以在制品的形态，不停地从一个生产单位流入到另一个生产单位， 按照规定的工艺过程进行加工、储存，借助一定的运输装置，在某个点内流转，又从某个点内流出，始终体现着物料实物形态的流转过程[2]。铸造中的生产物流动作与生产过程是相辅相成的，已经构成生产工艺的一部分。例如某大型机械厂的铸造车间每生产1 t 合格铸件， 物料搬运高达110 t 次； 某大型汽车厂铸造车间在汽车轮毂的铸造过程中， 仅从落砂完毕到入库的一段工序中，需搬运16 次； 某柴油机铸件仅是物料的运入和运出，已经是合格铸件质量的6 倍。在现有的1 000盎司标准银锭铸造生产中，银锭需要不断离开上一道工序，进入下一道工序，不停地发生搬上搬下、向前运动、暂时停止等物流动作，整个工艺过程过于侧重孤立的生产工序，而忽视了每个物流动作的衔接和配合，在一个生产周期内，物流动作所用的时间远远多于实际加工的时间 。

1 000 盎司标准银锭是向伦敦金银市场协会（LBMA）交割的主要商品之一。该协会是世界黄金和白银场外交易市场的中心，客户涵盖全球持有金银的主要央行、金银生产商、精炼商、加工商以及其他贸易商。由于LBMA 严格的检验标准和监管条例，使得其商品交割名单被广泛视为事实上的金锭和银锭国际品质标准。国内有不少生产商已经进入交割名单。目前国内只有某铜业公司2004 年从日本引进一台银锭铸造机， 但在使用过程中存在一些问题。其他厂家都是手工浇铸，产品品质不稳定，废品率较高，在整个生产过程中，根据工艺需要，银锭反复搬运20 余次，劳动强度大，生产效率低，而且实施某些工艺时，银锭尚有一定温度，存在一定的安全隐患。

通过对1 000 盎司标准银锭生产工艺的分析，引入生产物流的设计理念，汇总了生产过程中的物流动作， 以某年产600 t/a 的贵金属冶炼厂为实例， 设计一套银锭自动化铸造线， 缩短各工序的距离，避免不必要的搬运，提高生产效率， 降低劳动强度 。

在某大型国有企业的贵金属冶炼厂实验了该银锭自动铸造线，银锭铸造车的动作过程流畅，手动和自动操作工艺下称重系统的测量精度满足技术标准，各个环节均能达到工艺要求。现场进行了3 天试生产， 其中第一天35 块， 第二天和第三天均为49块。平均7 块/h，单班8 h 工作，第7 炉次浇注完毕，熔炼炉停止作业，工业机械手继续工作，直至完成最后一道工艺。

实验结果表明：通过优化生产物流过程，删除多余的物流动作， 设计的1 000 盎司标准银锭自动化铸造线不仅能够生产出符合LBMA 交割标准的合格产品， 而且缩短制造时间36.5%， 缩短搬运时间94%，缩短搬运距离91.6%，减少操作人员40%，提高成品率5.33%，显著提高了生产效率。该铸造线已获得国家专利（ 专利号：ZL201420462946.5） 。

将生产物流引入1 000 盎司标准银锭自动化铸造线，研制了一体化银锭铸造车，采用工业机械手串联生产流程，减少了生产过程中多余的物流动作。通过实验表明， 能够显著缩短生产时间， 减少搬运距离，产品品质得以提高。依次为启发，将生产物流引入传统制造业的生产过程， 研制新设备， 开发新工艺，进行技术升级改造，可以显著提高生产效率，节约生产成本，是技术创新的新手段 。