球墨鑄鐵管型芯安裝裝置工藝探析

袁傳東 敬著輝 原 藝

(大連萬通工業(yè)裝備有限公司，遼寧 大連 116023)

1 公司概況

大連萬通工業(yè)裝備有限公司坐落于中國大連，成立于1992年，是集球墨鑄鐵管生產(chǎn)線、鋼板處理生產(chǎn)線和工業(yè)爐窯的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試于一體的高新技術(shù)企業(yè);是目前世界上規(guī)模最大、規(guī)格及品種最全的球墨鑄鐵管生產(chǎn)技術(shù)及其成套設(shè)備的供應(yīng)商。公司先后通過了ISO9001和ISO14001國際質(zhì)量體系認證。

2 型芯安裝裝置簡介

球墨鑄鐵管有承口和插口之分。承口內(nèi)部形狀有一個溝槽，可以安裝橡膠密封圈;插口端外形尺寸由管模保證。插口可以插入承口內(nèi)，并通過橡膠密封圈的擠壓變形，達到球墨鑄鐵管之間的密封連接。型芯是指在球墨鑄鐵管澆注成型時，被安放在管模承口端，用來保證形成承口內(nèi)部形狀的砂型，也叫砂芯。為了提高生產(chǎn)效率，就要求將砂芯自動安裝到管模承口端，并定位。這個裝置就是型芯安裝裝置。

2.1 小口徑(DN80－400)

(1)簡述。由于小口徑球墨鑄鐵管承口端比較短，型芯也比較短，所以小口徑的型芯安裝一般由一個動作完成型芯的安裝。此裝置由型芯、型芯架、壓緊彈簧、擺臂、驅(qū)動油缸等組成。

(2)結(jié)構(gòu)特點。在水冷型離心機的水套上有一個型芯安裝的杠桿臂，也叫擺臂，靠近承口端。杠桿臂的中間轉(zhuǎn)軸與管模的軸向垂直。杠桿臂的前端通過壓緊彈簧連接芯架，型芯手動安裝到芯架上。杠桿臂的后端連接一個驅(qū)動油缸，油缸的伸縮運動，通過杠桿臂轉(zhuǎn)化為型芯的擺動，這樣型芯就能在管模的承口端擺進擺出。

(3)設(shè)計注意事項

①在設(shè)計型芯擺動位置時，需要確認型芯的兩個極限位置。在工作位置時，型芯的端面一定必須與管模的軸線垂直。由于制造與安裝的誤差會影響此處的位置精度，所以此處一般不會設(shè)計在油缸的極限位置，需要將油缸的極限位置減小3mm。這樣就可以通過調(diào)整油缸接頭與油缸桿的相對位置，調(diào)整型芯與管模軸線的垂直度。

②在型芯擺進管模承口端時，由于砂芯是沿圓弧運動的，這樣型芯與管模的距離就會產(chǎn)生一定的變動，一般把型芯安裝杠桿臂的轉(zhuǎn)軸安放在管模與砂型貼合的平面上。這樣，就能保證型芯在擺進管模的瞬間是接近垂直于管模軸線進入管模。同時，需要檢查型芯邊緣與管模邊緣間隙不小于3mm。如果，某種型芯長度超過此范圍，應(yīng)該適當將杠桿臂的轉(zhuǎn)軸向遠離管模承口的方向移動，以保證型芯與管模的間距。

③在型芯擺出位置時，要注意拔管鉗與芯架末端的相對位置，間距不能小于型芯長度+100mm，方便在拔管鉗未離開拔管位置時安裝型芯。否則，等待拔管鉗運動的時間，將會降低生產(chǎn)率。型芯的擺出位置，應(yīng)該通過杠桿臂后端連接的油缸行程控制。

④杠桿臂后端的油缸直徑應(yīng)該根據(jù)型芯需要的壓緊力確認。一般油缸的推力矩不小于型芯壓緊力矩的1.35倍。

⑤由于小口徑(DN80－400)規(guī)格生產(chǎn)效率比較高，最高每小時可以達到95支管，上芯的時間僅有1秒，對速度要求比較高，型芯與芯架之間又存在1mm的間隙，這樣在上芯動作快速擺動時，尤其是啟動的瞬間，非常容易造成型芯從芯架上脫落。為避免這種情況發(fā)生，在生產(chǎn)率要求比較高時，在液壓系統(tǒng)中需要增加一個比例閥。在型芯擺動時速度通過比例閥控制，啟動時比較平穩(wěn);在型芯壓入管模承口端的之前也控制得比較平穩(wěn)。根據(jù)多個項目的檢測，雖然在液壓系統(tǒng)上增加了一定的成本，但是型芯脫落的現(xiàn)象幾乎杜絕，收到了良好的效果。

2.2 大口徑(DN400－1200)

(1)簡述。由于大口徑球墨鑄鐵管承口端比較長，型芯也比較長，所以大口徑的型芯安裝一般由擺進和壓緊兩個動作完成型芯的安裝。此裝置包括型芯、壓緊彈簧、擺臂、導(dǎo)桿、壓緊油缸和擺動油缸等組成。

(2)結(jié)構(gòu)特點。由于型芯的加大、加長，小口徑規(guī)格的型芯安裝型式無法滿足原來的設(shè)計要求。擺動時，隨著規(guī)格的加大，芯架與管模的間隙逐漸減小，到達DN600規(guī)格時，型芯與管模已經(jīng)發(fā)生了干涉現(xiàn)象。所以必須采用兩個油缸分別驅(qū)動擺動與壓緊兩個動作。雖然，增加了成本，但是，能夠很好的滿足了型芯安裝的工藝生產(chǎn)要求。在水冷型離心機的水套偏上方，安裝兩個滑動軸承座，軸承座的軸心與管模的軸心平行，型芯安裝擺臂可以在這兩個軸承座內(nèi)沿管模軸線方向滑動。在型芯安裝擺臂前進到一定位置后，由擺動油缸驅(qū)動，使擺臂沿管模端面，繞滑動軸承座軸線擺動，將型芯擺動到與管模同心的位置，然后壓緊油缸收縮，將型芯壓入管模承口端。

(3)設(shè)計注意事項

①壓緊油缸在伸出位置時，保證型芯能夠擺進管模，并且與拔管裝置無位置干涉。

②缸桿縮進時保證型芯能夠壓入管模，油缸的拉力應(yīng)該大于型芯壓緊力的1.35倍。

③型芯架安裝在擺臂上，并且位置可調(diào)。這樣可以避免由于擺臂長度不等于軸承座軸線與管模軸線間距而產(chǎn)生型芯與管模不同心的問題。

④由于大口徑的擺臂比較長，又是懸臂結(jié)構(gòu)，型芯壓緊力也比較大，所以設(shè)計時要注意擺臂的強度。一般情況擺臂的安全系數(shù)不小于12，才能避免由于擺臂受力變形產(chǎn)生型芯與管模不貼合的現(xiàn)象。

3 其他注意事項

①液壓系統(tǒng)的壓力一般為7MPa，由于管道壓力損失，到達型芯油缸處的壓力大概在5～6MPa之間。在選擇液壓缸直徑和確定液壓缸驅(qū)動位置時，應(yīng)該注意液壓系統(tǒng)壓力不能按照系統(tǒng)壓力計算，要考慮管道的壓力損失。

②型芯架在工作時是高速旋轉(zhuǎn)的，轉(zhuǎn)速從 1000～200RPM，所以在設(shè)計型芯架時，一定要對型芯架的動平衡檢測做一定的要求。一般為平衡精度等級為G6.3。

③型芯架，一般采用鑄造，材質(zhì)選用QT450－10。此材質(zhì)在高溫時變形比較小，使用過程中相對穩(wěn)定性比較好。

［1］GB/T 13295－2003，《水及燃氣管道用球墨鑄鐵管、管件和附件》［S］;

［2］ISO 2531:1998，《輸水和輸氣用球墨鑄鐵管、配件、附件及接頭》［S］;

［3］張伯明，《離心鑄造》，［M］機械工業(yè)出版社，第4章;

［4］范英俊，《離心球墨鑄鐵管工藝及裝置》，［M］，北京，中國科學技術(shù)出版社。