年產(chǎn)12000t汽車后橋半自動V法鑄造生產(chǎn)線

謝一華，謝海洋（江陰華澳機(jī)電設(shè)計研究所有限公司，江蘇江陰市 214431）

年產(chǎn)12000t汽車后橋半自動V法鑄造生產(chǎn)線

謝一華，謝海洋（江陰華澳機(jī)電設(shè)計研究所有限公司，江蘇江陰市 214431）

該V法鑄造生產(chǎn)線年生產(chǎn)能力為12000t，包括四臺兩組穿梭式V法造型機(jī)組、20～25t/h砂處理系統(tǒng)、制芯工段、熔煉及全線電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和半自動化生產(chǎn)。

V法鑄造；汽車鑄件

江陰華澳機(jī)電設(shè)計研究所有限公司受用戶的委托設(shè)計并制造了一條汽車后橋半自動化V法鑄造生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線包括四臺兩組穿梭式V法造型機(jī)組,20～25t/h砂處理再生及冷卻系統(tǒng)、真空泵及管道控制系統(tǒng)、制芯工段、熔煉和全線電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程機(jī)械化和半自動化生產(chǎn)（見圖1）。該線于2007年3月投產(chǎn)，現(xiàn)為兩班制，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)12000t生產(chǎn)能力，超過原設(shè)計10000t橋殼鑄件的生產(chǎn)能力。

1 生產(chǎn)線工藝參數(shù)的確定

1.1 產(chǎn)品及生產(chǎn)綱領(lǐng)

汽車橋殼材質(zhì)：ZG35；

生產(chǎn)綱領(lǐng)：設(shè)計生產(chǎn)能力為10000t（實(shí)際生產(chǎn)能力為 12000t）；

最大鑄件重量（單件重）：220～280kg；

鑄型砂箱內(nèi)尺寸（mm）：2000×1400×350/300；

造型生產(chǎn)能力：4～6 型/h；

砂處理能力：20～25t/h；

熔煉爐能力：5t/2臺電爐。

1.2 造型工藝及生產(chǎn)線的選擇

該公司生產(chǎn)汽車后橋鑄鋼件曾采用水玻璃砂造型，但存在尺寸精度不高、表面質(zhì)量差、清砂困難等問題。為了提高生產(chǎn)率、改善勞動條件，提高鑄件質(zhì)量，委托我公司設(shè)計并制造一條半自動化V法鑄造生產(chǎn)線。

（1）工作制度及年時基數(shù)

根據(jù)我國現(xiàn)行的工作制度，設(shè)計采用兩班平行工作制，執(zhí)行雙休日，每周工作5天，全年工作251天，設(shè)全年時基數(shù)3815.5h，工人年時基數(shù)3614.4h。

（2）V法鑄造生產(chǎn)線的選擇

根據(jù)V法鑄造的工藝特點(diǎn)和汽車橋殼的工藝特性，我們采用一箱兩件，生產(chǎn)冶率為4.48～5.6t/h,年產(chǎn)10250～13440t鑄件。

本方案采用4臺移動單機(jī)造型組成的二組三工位穿梭式V法造型機(jī)。每臺機(jī)組的上、下箱分別在兩臺V法造型單機(jī)上完成，即在每臺單機(jī)上完成薄膜烘烤、覆膜成型、噴涂及涂料烘干、加砂震實(shí)和頂箱起模等工序。每組造型機(jī)配有人工翻箱機(jī)，下箱翻箱后，用吊車將鑄型吊至合箱小車上進(jìn)行修型、下芯、合箱，放置澆冒口杯，合箱完畢后，人工卡緊，整體運(yùn)至澆注工段進(jìn)行澆注，冷卻凝固后鑄型連同托板吊至落砂格子板上落砂，舊砂經(jīng)砂處理冷卻后回用。

V法鑄造工藝生產(chǎn)流程方框圖見圖2，橋殼V法鑄造生產(chǎn)線機(jī)械化總體布置圖見圖3。

圖2 V法鑄造工藝生產(chǎn)流程

1.3 與V法鑄造生產(chǎn)線相配套的其他設(shè)備

熔化工部采用2臺5t中頻感應(yīng)電爐，每爐的熔化時間約1.5h，可澆注7～8型/h（根據(jù)汽車后橋規(guī)格尺寸及重量而定）。鑄件清理采用懸掛式拋丸清理室。

1.4 制芯

橋殼鑄件的芯子較大，采用水玻璃砂和殼型組合芯。水玻璃砂采用S114混砂機(jī)混制，手工打芯，吹CO2硬化，而后與殼芯粘合，噴涂，點(diǎn)火表干，制好的芯子用臺車運(yùn)至造型處。

2 主要設(shè)備的性能參數(shù)

2.1 V法造型機(jī)

三工位穿梭式V法造型機(jī)是由電動臺車、震實(shí)臺、負(fù)壓箱、模板及模樣、移動式電加熱自動覆膜機(jī)、自動切膜機(jī)等組成，分上、下箱兩個機(jī)組。在第一工位，由自動覆膜機(jī)進(jìn)行覆膜，放置澆冒口，噴涂料后烘干，由行車吊運(yùn)空砂箱就位。電動臺車移至第二工位，進(jìn)行加砂震實(shí)，而后移至第三工位，進(jìn)行起模。首先刮平砂箱多余型砂，蓋膜，抽真空，而后頂箱起模。在第一、二工位負(fù)壓箱均保持在真空狀態(tài)下，在第三工位負(fù)壓箱真空撤除。頂箱起模及砂箱吊運(yùn)過程中均保持真空狀態(tài)。采用行車帶真空系統(tǒng)吊運(yùn)鑄型，可以減少地面的真空軟管。

2.2 移動式電加熱自動覆膜機(jī)（見圖4）

在造型砂斗上裝有兩條平行的導(dǎo)軌，覆膜框架借助于減速電機(jī)驅(qū)動，框架在導(dǎo)軌上左、右移動，框架中央裝有電加熱器，覆膜氣缸驅(qū)動覆膜框向下平穩(wěn)移動進(jìn)行覆膜，可將薄膜延伸均勻，減少由人工覆膜易造成的打折現(xiàn)象，并可控制薄膜加熱的時間，減少人為造成的覆膜不成功。

為使塑料薄膜均勻地貼附在模樣上，覆膜機(jī)必須先將塑料薄膜加熱。除完成薄膜成型外，還可完成上、下型涂料的烘干。

2.3 自動切膜機(jī)

該自動切膜機(jī)由電加熱切膜電阻絲和吸膜負(fù)壓箱組成，位于覆膜機(jī)平臺架的一端，由氣缸驅(qū)動。另一端裝有成卷的塑料薄膜。在初始狀態(tài)下薄膜平整地貼在平臺架上，當(dāng)自動覆膜機(jī)移動至平臺上方位時，覆膜框氣缸下移，吸住薄膜后抬起，并移至可需的薄膜長度位置，切膜機(jī)上的吸膜負(fù)壓箱吸住薄膜，氣缸動作切斷薄膜，完成一個循環(huán)。

2.4 加砂裝置

加砂裝置由氣動雨淋式加砂裝置、造型砂斗（配上、下阻旋料位控制計）組成，造型砂斗的容積40m3以上。當(dāng)覆膜、噴涂料，涂料烘干后，放置砂箱，將電動臺車驅(qū)動至雨淋式加砂裝置下，手撳按鈕，空氣彈簧充氣，砂箱升起與加砂口對接，氣動插板閥打開，進(jìn)行加砂，而后震實(shí)。震實(shí)結(jié)束后，空氣彈簧下落，小車移出。人工將砂箱的表面砂刮平，而后蓋膜移至頂箱機(jī)處。

2.5 頂箱起模機(jī)

當(dāng)砂箱覆膜抽真空后，手撳按鈕，由液壓頂箱機(jī)進(jìn)行起模，用吊車將鑄型吊至合箱托板上，進(jìn)行修型、下芯等工序，而后合型，放澆冒口杯等待澆注。上述工序中砂箱均處于真空狀態(tài)。

頂箱起模機(jī)用液壓控制，采用一缸四頂柱，保證同步進(jìn)行，以保證起模的平穩(wěn)性。

2.6 落砂系統(tǒng)

落砂系統(tǒng)主要由格子板、中間砂斗和側(cè)吸塵罩組成。澆注后的上、下砂箱連同托板一起吊到落砂處的格子板上，將砂箱、托板分別吊走，鑄件取出，托板吊至合箱處，干砂落至1#舊砂斗中。

2.7 砂處理及熱砂冷卻裝置

V法造型所用的型砂是單一的干砂,不加任何粘結(jié)劑和其他附加物，因此砂處理系統(tǒng)比較簡單，主要是解決好熱砂的冷卻,使冷卻后的砂溫控制在45℃以下。另外，經(jīng)過篩、磁選可除去舊砂中的鐵屑和雜物。本系統(tǒng)舊砂處理能力按25t/h砂處理量設(shè)計。

S89A流化床砂溫調(diào)節(jié)控制裝置（見圖5）為本公司實(shí)用新型專利產(chǎn)品（專利號為200420054781.4），它是根據(jù)流化床原理而設(shè)計的。在床體內(nèi)裝有多根水管，水循環(huán)系統(tǒng)使水管內(nèi)的熱水經(jīng)冷卻系統(tǒng)而降溫，熱砂經(jīng)流化床一端進(jìn)入，高壓風(fēng)機(jī)的壓縮空氣經(jīng)風(fēng)箱上的流化板進(jìn)入流化床內(nèi)，床內(nèi)的熱砂與空冷和冷水管充分地?zé)峤粨Q，達(dá)到熱砂冷卻的目的，冷卻后的熱砂經(jīng)卸料門排出。

該裝置的特點(diǎn)是設(shè)計有特制噴嘴，空氣只能從噴嘴噴出，而砂子不會落入風(fēng)箱內(nèi)；流化床的出口處裝有砂溫檢測元件。當(dāng)砂溫未達(dá)到所需的溫度時，出砂門關(guān)閉，進(jìn)砂口的振動篩停止給料，當(dāng)砂溫達(dá)到要求時，出砂口閥門便自動打開卸砂，振動篩繼續(xù)給料，能達(dá)到檢測和控制砂溫的目的。另外，從結(jié)構(gòu)設(shè)計上流化床的熱交換管道為整體焊接，經(jīng)水壓試驗(yàn)后裝入其中，若發(fā)現(xiàn)滲漏，可將熱交換器整體取出進(jìn)行補(bǔ)焊。在熱交換的過程中，流化床內(nèi)的含塵空氣可由床頂上的除塵管抽出，經(jīng)除塵器排至大氣。本裝置采用強(qiáng)制冷卻方法，達(dá)到冷卻控制砂溫、除去舊砂粉塵、提高舊砂質(zhì)量的目的。

2.8 真空系統(tǒng)

V法造型用的真空抽氣設(shè)備包括水環(huán)式真空泵、穩(wěn)壓濾氣罐、旋風(fēng)分離器、連接管道及快開球閥等。在設(shè)計及組成真空抽氣系統(tǒng)時，應(yīng)注意防止粉塵或細(xì)砂浸入真空泵，因?yàn)檫@些粉塵進(jìn)入真空泵后，將造成機(jī)件磨損，會影響使用性能。

V法造型用的真空度一般在0.03～0.05MPa，抽氣量的大小可根據(jù)砂箱的個數(shù)及砂箱體積來決定。

除塵器的作用是防止從砂箱內(nèi)抽吸來的細(xì)砂或粉塵進(jìn)入真空泵，使泵體磨損，延長真空泵使用壽命。真空系統(tǒng)必須設(shè)置一定容積的水池，用水泵將水送至水環(huán)式真空泵內(nèi)。水可循環(huán)使用。

2.9 電氣控制

全線電氣控制采用集中電氣控制柜、就地操作箱，全線采用PLC可編程控制器控制，準(zhǔn)確可靠。根據(jù)動作要求，可實(shí)現(xiàn)手動/自動控制，在正常生產(chǎn)時自動，在維修保養(yǎng)時手動。

3 結(jié)束語

（1）生產(chǎn)成本低投資費(fèi)用少，在鑄件的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益上有顯著的競爭力。同樣的后橋鑄鋼件，單價成本費(fèi)用V法鑄件明顯低于樹脂砂件，與水玻璃砂件基本持平。

（2）V法鑄件外表光潔，尺寸精度高，壁厚均勻。以載重車（鑄鋼件）為例，每條后橋重量約為280kg，采用V法后，每條后橋鑄件重量比樹脂砂鑄件可減少約5kg。

（3）產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)合格率達(dá)95%以上；舊砂回收利用率可達(dá)95%左右；勞動條件好，勞動強(qiáng)度低，噪聲小，空氣污染小。

A Sem i-Automatic V-Process Casting Production Line for Annual 12000t Automobile Rear Axle

XIE YiHua，XIE HaiYang
（Jiangyin Hua Ao Research Institute of Machinery&Electric Design Co.Ltd.，Jiangyin 214431，Jiangsu China）

With 2 g roups 4 shuttle type V-p rocess mold ing machines in all，20～25t/h sand p reparing system，core-m aking segment，m elting system and a whole electric control system of such m echanization and sem i-automatic p roduc tion line,an annual designed capacity of 12000t autom ob ile rear axle castings have been realized.

V-p rocess casting；Automobile castings

TG249.9;

A；

1006－9658（2010）03－4

2010－01－19

2010－011

謝一華（1936-），高級工程師，現(xiàn)任江陰華澳機(jī)電設(shè)計研究所有限公司董事長。全國鑄造學(xué)會消失模與V法鑄造技術(shù)委員會副主任，全國物流學(xué)會管道物料輸送技術(shù)委員會榮譽(yù)理事。主要研究方向：V法鑄造成型理論及生產(chǎn)線設(shè)計，氣力輸送的理論研究及工程設(shè)計。曾主編《氣力輸送工程》（機(jī)械工業(yè)出版社2006版）一書和《V法鑄造生產(chǎn)及應(yīng)用實(shí)例》（化學(xué)工業(yè)出版社2009版）