機(jī)床鑄件車間V法造型生產(chǎn)線的應(yīng)用

蘇見波，姜宗營，郭自強(qiáng)

（機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南鄭州 450007）

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方式向調(diào)整優(yōu)化結(jié)構(gòu)、注重效益環(huán)保、提升產(chǎn)業(yè)層次政策的轉(zhuǎn)變，鑄造行業(yè)的轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展也勢(shì)在必然，基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的綠色、環(huán)保、節(jié)能型鑄造企業(yè)將是今后的發(fā)展方向。與此相適應(yīng)，鑄造裝備將向著以自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化等為技術(shù)特征的綠色工業(yè)方向發(fā)展。

V法造型（亦稱負(fù)壓造型）是一種綠色鑄造工藝，具有以下特點(diǎn)：鑄件表面光潔、輪廓清晰、尺寸準(zhǔn)確，減小了加工余量，節(jié)約成本[1]；舊砂處理簡單，回用率在95%以上，新砂加入量少，節(jié)能效果明顯；使用無粘結(jié)劑干砂，省去其它鑄造工藝中型砂的粘結(jié)劑、附加物或烘干工序，減少環(huán)境污染。

目前機(jī)床類鑄件普遍采用呋喃樹脂砂造型工藝，但該工藝存在成本高、有機(jī)粘結(jié)劑組分引起的氣味污染較嚴(yán)重等問題[2]。本文通過某鑄造公司新建V法鑄造車間項(xiàng)目，介紹了針對(duì)該公司產(chǎn)品特點(diǎn)選用的V法造型生產(chǎn)線及其相應(yīng)鑄造車間的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目新建V法鑄造車間主要生產(chǎn)機(jī)床盤體、床尾、配重等鑄件，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為20000t。其中盤體類鑄件22.5萬件，床尾類鑄件4.5萬件，配重類鑄件1.6萬件，車間生產(chǎn)性質(zhì)為多品種大批量生產(chǎn)。與以往機(jī)床鑄件鑄造車間不同，本車間為該公司大型機(jī)床鑄件生產(chǎn)基地的一部分，產(chǎn)品數(shù)量巨大，這就使得單一鑄件大批量，專業(yè)、自動(dòng)化的生產(chǎn)成為可能。V法鑄造車間則主要生產(chǎn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，砂芯較少的這幾類機(jī)床鑄件。自動(dòng)化V法生產(chǎn)線的應(yīng)用極大的解決了企業(yè)鑄件生產(chǎn)自動(dòng)化程度較低、工人成本較高、生產(chǎn)能力不足和作業(yè)環(huán)境較差的問題。

2 工藝說明

2.1 車間布局

該公司V法鑄造車間為多跨聯(lián)合廠房，工藝平面布置按生產(chǎn)工藝流程合理及物流線路最短的原則對(duì)熔化、生產(chǎn)線、砂處理、清理工序進(jìn)行功能分區(qū)，車間跨內(nèi)、跨間運(yùn)輸分別采用起重機(jī)與電動(dòng)平車、叉車完成，提高生產(chǎn)靈活性及設(shè)備利用率。車間使用的模型制作與維修由模型車間完成；鑄件粗加工任務(wù)由機(jī)加工車間負(fù)責(zé)，通過電動(dòng)平車進(jìn)行運(yùn)送。具體布局詳見圖1。

2.2 工藝說明

2.2.1 生產(chǎn)線

V法造型采用組合造型圈式自動(dòng)化生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)年產(chǎn)盤體、床尾、配重等鑄件20000t，砂箱尺寸：2500mm×1500mm×500mm/450mm，最大單箱鑄件重1.1t，平均單箱鑄件重0.54t，生產(chǎn)能力為15整型/h，二班制生產(chǎn)。

造型線主要由上箱造型、下箱造型、下芯、澆注、冷卻和砂處理等工序組成。全線自動(dòng)化運(yùn)輸，澆注采用廠房澆注起重機(jī)，落砂后的鑄件由廠房起重機(jī)運(yùn)至電動(dòng)平車送往清理廠房。

2.2.2 熔煉

根據(jù)公司產(chǎn)品需求和當(dāng)?shù)貙?shí)際能源情況，本次鐵液熔煉全部采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔化、保溫和調(diào)整成份。

生鐵、廢鋼、回爐料的配料采用微機(jī)電磁配鐵秤定量，以控制配料的精度，稱量好后用加料小車加入中頻感應(yīng)電爐內(nèi)。為有效控制鋼液質(zhì)量，設(shè)計(jì)選用一臺(tái)直讀光譜分析儀及其他必要的檢測(cè)設(shè)備。

2.2.3 清理

V法鑄件落砂后，裝框或裝槽，由電動(dòng)平車運(yùn)送到清理車間。除澆冒口、拋丸清理、焊補(bǔ)、打磨、精整、時(shí)效，劃線檢驗(yàn)，涂刷底漆后用電動(dòng)平車運(yùn)至粗加工廠房。

圖1 車間生產(chǎn)線布置示意圖

圖2 V法鑄件主要生產(chǎn)工藝流程

2.2.4 制芯

制芯采用手工制芯與熱芯盒射芯機(jī)相結(jié)合的方式完成，其工藝流程如圖2所示。

3 V法造型線相關(guān)參數(shù)

3.1 V法造型線的組成

V法生產(chǎn)線主要由覆膜器、雨淋加砂裝置、升降震實(shí)臺(tái)、涂料烘干裝置、自動(dòng)刮平覆背膜裝置、造型輥道機(jī)械手、起模翻箱下芯輥道、空箱回箱輥道、扣空箱機(jī)械手等設(shè)備組成。配套以液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、水控系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和非標(biāo)鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成完整的V法自動(dòng)造型鑄造生產(chǎn)線。生產(chǎn)線分為造型、下芯、澆注、冷卻和砂處理等工序。

3.2 V法造型線工序說明

該造型線分為上箱及下箱兩個(gè)造型圈，每個(gè)造型圈設(shè)有十二個(gè)工位，十一個(gè)模型同時(shí)運(yùn)行。十二個(gè)工位分別是：覆膜工位、噴涂工位、噴涂檢查工位、扣箱工位、烘干工位、模型轉(zhuǎn)運(yùn)工位、烘干工位、烘干檢查工位、加砂振實(shí)及刮平覆背膜工位、模型檢查工位、起模工位、轉(zhuǎn)運(yùn)工位。上下箱造型圈同時(shí)動(dòng)作，十一副模型在線循環(huán)運(yùn)行 (見圖3)。

其他工序：下箱造型完成后推送至下芯輥道，修型、補(bǔ)涂、下芯、檢查，移動(dòng)至合箱工位；上箱完成并檢查、修型后，機(jī)械手翻轉(zhuǎn)90°放平，移動(dòng)至合箱工位合箱，真空切換至轉(zhuǎn)運(yùn)小車。轉(zhuǎn)運(yùn)小車將合箱后的砂型送至澆注線、真空切換、保持；打箱卡、封箱、上箱表面覆石棉板保護(hù)背膜；澆注后按工藝規(guī)定時(shí)間解除真空，冷卻。冷卻好的砂箱由機(jī)械手放置到振動(dòng)輸送式落砂機(jī)上，斷真空、機(jī)械手提起砂箱，送至回箱線；鑄件由起重機(jī)運(yùn)送至電動(dòng)平車處，舊砂通過落砂格柵返回，篩分、冷卻處理后回用。

3.3 V法造型線主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)計(jì)造型生產(chǎn)率：15整箱／小時(shí)；托板小車節(jié)距：140毫米；

砂箱內(nèi)尺寸：2500×1500×500/450毫米；有效澆注工位：48節(jié)；

下芯工位：8節(jié)；最短冷卻時(shí)間：416分鐘；

車間供氣壓力：≥0.45兆帕；車間供水壓力：≥0.18兆帕；

圖3 V法造型線工部流程圖

真空管道負(fù)壓：-0.045～-0.07兆帕；全線裝機(jī)功率：約1960千瓦；

全線自由空氣消耗量：2300立方米/小時(shí)；行車軌高：10.8米。

4 結(jié)束語

結(jié)合該機(jī)床鑄件大批量的生產(chǎn)性質(zhì)，自動(dòng)化V法造型線的選擇解決了該公司生產(chǎn)能力不足、日益增高的工人成本及樹脂砂工藝作業(yè)環(huán)境較差的問題，并獲得表面光潔、尺寸精度高的高品質(zhì)鑄件，使企業(yè)獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。