機械化裝卸料自動拋丸滾筒

徐金鴻（濟南鑄鍛機械研究所，山東 濟南 250022）

目前我國汽車年產(chǎn)量已過千萬輛，但與國際上年產(chǎn)千萬輛汽車的國家不同，我國的特點是汽車制造廠多，每個汽車制造廠的品種也多，所以呈現(xiàn)出多品種大批量的現(xiàn)狀，形成我國很多像一汽，二汽那樣的企業(yè)，其鑄造生產(chǎn)，從原材料準(zhǔn)備、熔化開始，清理工序之前都采用了自動鑄造生產(chǎn)線，而鑄件清理工序自動化程序較低。其鑄件清理作業(yè)還是延用上世紀(jì)20年代就使用的普通履帶拋丸機，雖然有些廠家曾將裝料和卸料機構(gòu)裝在只從一處（一個門）進出的普通履帶拋丸機，改造成機械化裝卸料履帶拋丸機，用于清理生產(chǎn)線上，但因為裝料和卸料是—個門口進出，其裝料設(shè)備、卸料設(shè)備，都距門口有很長距離，經(jīng)常出事故，又因裝卸料時要打開大門，設(shè)備內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)就不起作用了，而這種機器雖然機械化了，但不能半自動，更不可能自動生產(chǎn)，需要人工操作。工人離不開作業(yè)區(qū)，造成鑄件清理作業(yè)環(huán)境惡劣，工人易患矽肺病。針對這種情況，作者致力研究設(shè)計適用多品種鑄件清理作業(yè)的自動機械化裝卸料的拋丸機，設(shè)計出一種“轉(zhuǎn)子履帶拋丸機”，對普通履帶拋丸機也作了機械化裝卸料改造，具體結(jié)構(gòu)見文獻[1]和[2]。隨后又根據(jù)Q3110設(shè)計了“QB3110型機械化裝卸料自動拋丸滾筒”，多位行家提出了寶貴意見認(rèn)為：1m直徑滾筒太小，裝的鑄件不能太多和太大，否則鑄件要卡住拋丸器而發(fā)生事故；后作了改進，又設(shè)計出了QB3112型機械化裝卸料自動拋丸滾筒。

1 Q3110、Q3113拋丸滾筒的優(yōu)缺點

Q3110等拋丸滾筒的優(yōu)點：相對履帶拋丸機使用壽命長，據(jù)使用經(jīng)驗，要長出3～5倍之多，但不能機械化裝卸料，再是只能裝一臺拋丸器，生產(chǎn)率受限制。只適用15 kg以下小鑄件使用（如水暖管件）。難適用于汽車鑄件拋丸清理。

自上世紀(jì)20年代出現(xiàn)履帶拋丸機后，為用汽車鑄件自動拋丸清理，相繼發(fā)展了連續(xù)履帶拋丸機，因為它的履帶使用壽命短，又相繼發(fā)展了連續(xù)拋丸滾筒，然而，這兩種連續(xù)拋丸設(shè)備只適用單—品種的鑄件連續(xù)清理。上世紀(jì)40年代后，又出現(xiàn)一種傾斜式拋丸滾筒，它適用鑄件品種范圍廣了，但缺點是只能裝一臺（大容量）拋丸器，雖然容量大了，因為是一臺，其生產(chǎn)率受到限制，另外有震動的高速拋丸器裝在每次裝料時要啟閉的門上，這是一種不合理的結(jié)構(gòu)。

圖1 Q3110拋丸滾筒結(jié)構(gòu)

筆者試圖以Q3110、QB3113這種形式滾筒拋丸機為基礎(chǔ)發(fā)展適用大批大量多品種汽車鑄件流水作業(yè)清理的拋丸機。

Q3110結(jié)構(gòu)如圖1所示。其承載上翻身鑄件的弧形襯板是固定在殼體上的，在拋丸時，隨殼體一起轉(zhuǎn)動來翻身鑄件，其形狀輪廓和孔都是鑄造出來的，可以使用最硬的耐磨材料，因而使用壽命長；而履帶拋丸機的承載和翻身鑄件的履帶在拋丸時，隨圓形端盤作圓周運動，其形狀輪廓和孔都是機械加工出來，不能使用太硬材料，因而使用壽命相對拋丸滾筒短得多，造價高，使用成本高。滾筒拋丸機不僅使用壽命長而且結(jié)構(gòu)緊湊。

一般拋丸機械的主要部件，除裝卸料外，還有承載體及其傳動部分、拋丸系統(tǒng)、彈丸循環(huán)系繞（收集、提升、分離、供丸）等三大主要部分，而圖1的拋丸設(shè)備在其滾筒內(nèi)部就包括了這三部分，所以結(jié)構(gòu)緊湊。

將拋丸滾筒設(shè)法也改為機械化裝卸料而取代履帶拋丸機使用是鑄造界人們的期盼。

2 機城化裝卸料自動拋丸滾筒結(jié)構(gòu)初探

圖2 機械化裝卸料自動拋丸滾筒原理圖

圖3 QZ3110機械化裝卸料自動拋丸滾筒立體圖

設(shè)計機械化裝卸料拋丸筒結(jié)構(gòu)時，首先想到的是盡多保留原結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，將圖1的三個主要部分結(jié)構(gòu)原封保留下來，只去掉其門，將兩個滾筒在原門處對接在一起，在其園柱面上開一個象普通清理滾筒那樣的門，用機械手開關(guān)門。吊起門進行裝卸料，合上門，進行拋丸，再另設(shè)計裝料機構(gòu)和卸料皮帶，就成為機械化裝卸料自動拋丸滾筒。其原理設(shè)想如圖2所示，其立體圖如圖3所示。從原理圖可以看出，在拋丸時，開動拋丸器和滾筒，則拋丸，翻身鑄件，彈丸的收集、提升、分離、供丸都可實現(xiàn)自動化。卸料時，依滾筒轉(zhuǎn)動而卸料，那么在卸料時，滾筒內(nèi)殘余彈丸也要靠滾筒的旋轉(zhuǎn)而輸出來，這時不拋丸了，它的分離器幾乎不能儲丸，彈丸沒有出處了，如果滾筒內(nèi)料較多，滾筒要轉(zhuǎn)多圈才能卸完舊料，對大批大量自動流水生產(chǎn)不適合。而對于生產(chǎn)率較小，每批加入的料（鑄件）較少些，滾筒轉(zhuǎn)1圈或2圈即卸完料，此種情況采用上述很合適，因為是機械化裝卸料，機器可全密閉，工人可遠離設(shè)備操作，因而勞動條件好，又因有兩臺拋丸器，加入滾筒料少點，可縮短拋丸時間，可提高生產(chǎn)率，達到較好經(jīng)濟效果。

圖2a）圖用于多品種作業(yè)鑄件自動生產(chǎn)線。鑄件從上道工序（例如落砂工序）由輸送帶輸送而來，先儲積料到料斗夠一批時，又當(dāng)前一批已清理合格，卸完料了，再—起加入。圖2b）圖是單工序清理，隨時來一批料，由料斗加入滾筒內(nèi)，清理合格，以滾筒旋轉(zhuǎn)卸料，由卸料皮帶輸出、送走。

圖3方案的結(jié)構(gòu)中除加料機構(gòu)，卸料皮帶、門及其開關(guān)升降機構(gòu)是新設(shè)計外，其他的都是Q3110拋丸滾筒生產(chǎn)驗證過的結(jié)構(gòu)，十分可靠。

3 多品種大批量自動流水鑄造生產(chǎn)線上用拋丸滾筒

拋丸滾筒使用壽命長被鑄造界人士稱贊，將其改造成適用大批量生產(chǎn)的機械化裝卸料自動拋丸滾筒，就要將彈丸循環(huán)系統(tǒng)從滾筒中獨立出來，再設(shè)計供丸系統(tǒng)，于是整機就由滾筒、拋丸器、升降門、彈丸循環(huán)系統(tǒng)四部分組成。滾筒直徑可設(shè)置1000mm、1200mm、1600mm、2000mm 四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)如圖4所示，這就是QB3112型機械化裝卸料自動拋丸滾筒，除裝卸料門的開關(guān)和拋丸器各有動力外，其余部件傳動只有一個傳動動力，啟動這一動力，滾筒和彈丸循環(huán)系統(tǒng)—起都工作起來，按程序打開供丸閥、拋丸器和升降門，就依次自動工作了。在實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的同時不失拋丸滾筒優(yōu)點。

圖4 QB3112型機械化裝御料自動拋丸滾筒

3.1 傳動及底座

QB3112的傳動與底座結(jié)構(gòu)如圖5所示。為了讓開卸料空間，將底座分為前底座和后底座，跨越兩底座間，在其前后端分別裝上從動托輪軸和主動托輪軸，以支承滾筒用5。每一托輪軸上有兩個托輪，其中主動托輪軸上的一托輪既帶有來自傳遞傳動箱動力的鏈輪，又帶有傳遞提升機動力的齒輪。兩底座間裝有卸料皮帶（圖中的點劃線表示）。底座是用地腳螺栓固定于基礎(chǔ)上。

圖5 傳動及底座

3.2 滾筒

滾筒結(jié)構(gòu)見圖6。在滾筒圓周90°、800mm長度范內(nèi)，開設(shè)一個裝卸料（鑄件）門，用升降機構(gòu)開閉。開時裝卸料，閉時拋丸。滾筒外周上有支承托輪的兩條圓軌道，其中一軌道上帶有一齒圈，齒圈節(jié)圓直徑同軌道踏面直徑，這齒圈和托輪上齒輪嚙合，確保滾筒工作不打滑，滾筒兩端將原Q3110上的提升斗改為撥叉，將回收的彈丸撥到提升機底部，供提升機提升，滾筒內(nèi)部固定著類似Q3110一樣的護板，經(jīng)久耐磨，滾筒內(nèi)徑為1200mm，比Q3110的內(nèi)徑大了200mm，而拋丸器沒有變，其葉輪直徑仍為400mm，這一改進，使得其裝鑄件空間高度大了100mm，增加了2/5，其裝入最小鑄件單個在重量上和尺寸上都可加大2/5，依次可推出用于發(fā)動機氣缸體機械化裝卸料自動拋丸滾筒的規(guī)格尺寸。據(jù)估算，用于解放牌汽車發(fā)動機缸體清理流水線上的自動拋丸滾筒的直徑為1600mm就可以了。用滾筒這種形式拋丸機清理汽缸體比鼠籠拋丸機合理，起碼沒有鼠籠阻擋彈丸流，提高了效率，同時拋丸器裝在發(fā)動機兩端上角，既可拋其表面，也可打到其內(nèi)腔，清理其砂芯，邊旋轉(zhuǎn)邊拋丸，拋入內(nèi)腔中彈丸和芯砂，從水套出口倒出。若倒不盡，可仃止供丸，空轉(zhuǎn)幾圈。

圖6 滾筒

3.3 升降門

升降門的結(jié)構(gòu)如圖7所示，當(dāng)門下降和滾筒合在—起，并由鎖緊機構(gòu)鎖緊時，成為整個圓形滾筒一部分，不影響鑄件翻身和彈丸的回收。其工作的運動情況參見圖2。

圖7 升降門

3.4 左、右構(gòu)架

左、右構(gòu)架結(jié)構(gòu)見圖8。左、右構(gòu)架實際上是滾筒兩端密封罩，左、右拋丸器支承架和左右提升機下罩殼。在左、右構(gòu)架內(nèi)腔，有裝在滾筒上回收彈丸撥叉，將彈丸撥到提升機底部供提升機提升；左右構(gòu)架是用螺栓固定底座上，構(gòu)架上有維修門和它的蓋板。

圖8 左、右構(gòu)架

3.5 拋丸器

拋丸器有左右各一臺，分別裝在左、右構(gòu)架上，從兩端向滾筒內(nèi)鑄件拋丸清理，如圖9。拋丸器本身結(jié)構(gòu)和尺寸同Q3110的拋丸器，由于滾筒直徑相比Q3110的滾筒直徑大了200mm，拋丸器要向外移出45mm并抬高33mm，因而拋出口高度由115mm加大到160mm，和滾筒對接口的尺寸和位置不變。

3.6 彈丸循環(huán)系統(tǒng)（提升、分離、供丸）

彈丸循環(huán)系統(tǒng)如圖10。由于提升機動力由滾筒動力通過齒輪傳遞過來，以下皮帶輪作主動輪，提升斗挖式取料，由皮帶提升到分器分離，再由供丸閥按控制程序供丸，上皮帶輪的上下移動而張緊皮帶。

圖9 拋丸器

圖10 彈丸循環(huán)系統(tǒng)（提升、分離、供丸）

4 結(jié)束語

QB3112型機械化裝卸料自動拋丸滾筒的設(shè)計是長期工作經(jīng)驗和研究的結(jié)果，可適應(yīng)多品種生產(chǎn)流水作業(yè)線上的自動化清理，也適用于汽車鑄件流水自動清理。寄望有志之士，能夠與以合作，將該產(chǎn)品開發(fā)出來，使我國落后的鑄件的清理面貌有所改觀，與倡導(dǎo)文明生產(chǎn)時代相適應(yīng)。

［1］徐金鴻.自動鑄造生產(chǎn)線上的拋丸機（一）一轉(zhuǎn)子履帶拋丸機開發(fā)研究［J］.鑄造設(shè)備研究，2006（3）：14-16.

［2］徐金鴻.自動鑄造生產(chǎn)線上的拋丸機（二）一普通履帶拋丸機改造［J］.鑄造設(shè)備研究，2006（4）：6-8.