鑄件清理車(chē)間（工部）設(shè)計(jì)

李益年，劉小龍

（1.陜西金鼎鑄造有限公司，陜西寶雞 722408；2.機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院，河南洛陽(yáng) 471039）

鑄件清理車(chē)間（工部）設(shè)計(jì)

李益年1，劉小龍2

（1.陜西金鼎鑄造有限公司，陜西寶雞 722408；2.機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院，河南洛陽(yáng) 471039）

我國(guó)鑄件生產(chǎn)工藝很多方面已經(jīng)達(dá)到國(guó)際水平，但清理車(chē)間工藝仍然比較落后，本文從工程設(shè)計(jì)的角度簡(jiǎn)要說(shuō)明如何確定清理工藝、選擇清理裝備水平、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、合理鑄件涂裝工藝等，旨在對(duì)我國(guó)多數(shù)鑄造企業(yè)目前落后的鑄件清理方式，提出一個(gè)提升改造的目標(biāo)。

鑄件；清理工藝；落后；裝備；勞動(dòng)強(qiáng)度；環(huán)境保護(hù)；鑄件涂裝；改造

1 鑄件清理車(chē)間（工部）設(shè)計(jì)的基本原則

鑄件從造型到清理，一般要經(jīng)過(guò)落砂、冷卻、清砂、運(yùn)輸、去澆冒口、分檢、熱處理等工藝過(guò)程，為了改善清理車(chē)間工作環(huán)境、減少運(yùn)輸成本、提高鑄件清理質(zhì)量，清理車(chē)間（工部）設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下幾個(gè)原則：

（1）鑄件清理車(chē)間（工部）宜靠近造型車(chē)間。

（2）清理車(chē)間（工部）宜設(shè)置成獨(dú)立的建筑物或相對(duì)封閉的空間。

（3）清理車(chē)間（工部）和造型車(chē)間之間宜設(shè)置必要的冷卻空間。

（4）清理車(chē)間（工部）不宜布置過(guò)于擁擠，要有適當(dāng)?shù)木彺婵臻g。

（5）清理裝備宜選擇專用設(shè)備。

（6）清理車(chē)間（工部）廠房不宜過(guò)低，結(jié)構(gòu)形式盡量隔熱。

（7）清理車(chē)間（工部）通風(fēng)應(yīng)良好。

（8）清理工藝要與鑄件相適應(yīng)。

（9）清理裝備布置要與裝備水平相適應(yīng)，一般不宜剛性太強(qiáng)。

2 不同鑄件的清理工藝

不同的鑄件和生產(chǎn)批量，其清理工藝是不同的，我國(guó)多數(shù)鑄造企業(yè)的清理工藝是落砂、冷卻、人工打澆冒口、拋丸、人工打磨鑄件表面、各種檢查、缺陷修復(fù)、涂裝。差別在于輸送方式和清理形式，下面按鑄件大小的分類形式分別描述各種鑄件應(yīng)采用的清理工藝。

2.1 小鑄件的清理工藝（鑄件質(zhì)量一般10kg以下）

這些生產(chǎn)小鑄件的工廠，其清理工序多數(shù)采取落砂清理滾筒落砂、去澆冒口、人工精整、精拋、防銹處理等工序。從落砂到去澆冒口，要盡量采用連續(xù)運(yùn)行方式,去澆冒口后的鑄件轉(zhuǎn)運(yùn)到人工精整工位也要采用機(jī)械化的板式輸送機(jī)或裝筐（斗）。人工精整有兩種形式，一種是砂輪機(jī)打磨，一種是液壓鑄件清理機(jī)清理。對(duì)于先進(jìn)的鑄造企業(yè)，該類鑄件的精整盡量采用機(jī)械手拿住鑄件，按照事先設(shè)置好的打磨曲線,在各種固定的磨削設(shè)備上打磨，從而使清理后的鑄件表面一致。這些小鑄件的清理特點(diǎn)是打磨設(shè)備固定，鑄件經(jīng)批量轉(zhuǎn)運(yùn)后由人或機(jī)器人直接進(jìn)行清理。

2.2 中等鑄件的清理工藝（鑄件質(zhì)量一般10kg-200kg）

這類鑄件是我國(guó)鑄件的主流，約占整個(gè)鑄件總量的50%左右，多數(shù)采用自動(dòng)造型線生產(chǎn)，對(duì)清理要求也較高。其清理工部要采取高效專用清理設(shè)備，組成清理作業(yè)線，實(shí)現(xiàn)鑄件不落地清理。鑄件一般經(jīng)過(guò)落砂、去澆冒口、冷卻、（擊芯）、一次表面粗拋、銑削清鏟、精整等工序。為了保證鑄件表面的一致性，還要進(jìn)行二次精拋、防銹處理等。防銹處理根據(jù)鑄件要求有浸油、浸防銹液、靜電噴粉、噴漆等。在清理工藝布置上，要盡量采用清理單元的布置形式，選用自動(dòng)化和機(jī)械化的清理方式進(jìn)行清理。其清理特點(diǎn)是鑄件運(yùn)動(dòng)和磨削設(shè)備移動(dòng)相結(jié)合。

2.3 大型鑄件的清理工藝（鑄件質(zhì)量一般在200kg以上）

生產(chǎn)大型鑄件的工廠，其清理工部布置應(yīng)盡量采用鑄件就地清砂的方式。清完砂的鑄件，用臺(tái)車(chē)式拋丸清理機(jī)拋丸，再選用人工手持式砂輪機(jī)打磨，打磨工位要設(shè)置抽風(fēng)除塵系統(tǒng)，清理好的鑄件，人工上油漆。由于鑄件很重，整個(gè)清理過(guò)程要盡量減少鑄件移動(dòng)。大型鑄件清理的特點(diǎn)是鑄件不動(dòng)，清理設(shè)備運(yùn)動(dòng)。

3 清理裝備自動(dòng)化和鑄件運(yùn)輸機(jī)械化

不同的鑄件對(duì)清理有不同的要求，因此，要選擇不同的清理裝備和工藝?，F(xiàn)代清理裝備的發(fā)展方向是自動(dòng)化清理單元和在線清理，其優(yōu)點(diǎn)是減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高鑄件質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、便于環(huán)境治理、鑄件的一致性得到保證、勞動(dòng)安全更易保證、節(jié)省車(chē)間面積、便于生產(chǎn)管理、清理不受鑄件溫度和環(huán)境限制，工藝更合理，清理更節(jié)能。

通常落砂后的鑄件直接進(jìn)入通過(guò)式拋丸清理機(jī)或由機(jī)器人抓取后送進(jìn)拋丸機(jī)進(jìn)行拋丸清理，且邊拋邊旋轉(zhuǎn)，為了滿足鑄件某些部位的特殊要求，鑄件可以在某個(gè)角度停留，對(duì)該部位進(jìn)行重點(diǎn)清理。

鑄件進(jìn)出除芯機(jī)自動(dòng)控制，進(jìn)入除芯機(jī)的鑄件邊振動(dòng)邊旋轉(zhuǎn)，直到砂芯去除。為了提高生產(chǎn)率，個(gè)別除芯單元將錘擊和振動(dòng)單元分開(kāi)，鑄件進(jìn)入單元前由識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別，然后進(jìn)入錘擊工位錘擊，錘擊完的鑄件進(jìn)入振動(dòng)工位振動(dòng)，砂芯去除后鑄件自動(dòng)運(yùn)出，廢砂由排廢系統(tǒng)排出，這種單元生產(chǎn)率可以達(dá)到120件/h。

機(jī)器人代替人工進(jìn)行清理將被廣泛應(yīng)用。由機(jī)器人抓取鑄件到帶鋸機(jī)上鋸冒口；由機(jī)器人裝夾鑄件進(jìn)入磨削單元；由機(jī)器人帶著磨削工具對(duì)鑄件進(jìn)行清理等。磨削和清理逐漸走向單元式，如某廠的缸體鑄件首先由輥道輸送到一個(gè)回轉(zhuǎn)臺(tái)上，由機(jī)器人抓取后分別放入兩個(gè)磨削單元中，磨削后的鑄件再由該機(jī)器人放入液壓清理機(jī)清除沒(méi)有磨到的飛邊毛刺，之后由第二臺(tái)機(jī)器人取走，分別裝入兩個(gè)粗加工設(shè)備上加工，加工完的鑄件由第二臺(tái)機(jī)器人取出，放到機(jī)動(dòng)輥道上運(yùn)出。磨削廢料和切削料自動(dòng)排出，整個(gè)清理單元由隔音材料密封。

鑄件涂裝已經(jīng)改變了過(guò)去意義上的油漆概念，逐漸將汽車(chē)上的涂裝引用到鑄件上。根據(jù)鑄件要求，目前各種涂裝工藝都是在自動(dòng)線上完成。

鑄件的檢測(cè)逐漸變?yōu)樵诰€定點(diǎn)的形式。除外觀檢查外，三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、內(nèi)窺鏡、磁粉探傷、工業(yè)CT等都應(yīng)用到鑄件的檢測(cè)中。

要適應(yīng)這些自動(dòng)化的清理裝備和單元，鑄件運(yùn)輸必須機(jī)械化，使鑄件在線清理、不落地，鑄件的輸送設(shè)備有速度和定位精度的要求，目前以機(jī)動(dòng)輥道最為方便和成熟。而要將這些設(shè)備很好的聯(lián)系起來(lái)，且相互有聯(lián)鎖關(guān)系，則是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，好在現(xiàn)代的控制技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)這種功能。

工程設(shè)計(jì)中，在清理設(shè)備選型上，建議盡量采用機(jī)械化或自動(dòng)化的專用清理裝備。設(shè)備規(guī)格和數(shù)量要適當(dāng)放大。

4 清理車(chē)間環(huán)境保護(hù)

清理車(chē)間熱、臟、累，通常是鑄造生產(chǎn)中最差的工部，且往往不被人們重視，清理手段主要是依靠人工打磨，清理場(chǎng)地遍地開(kāi)花，到處是工作場(chǎng)地，到處也是揚(yáng)塵點(diǎn)，致使清理車(chē)間的環(huán)境很難改變。

隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)、職業(yè)安全和健康法規(guī)的逐步健全，清理工部的環(huán)境到了非改不可的地步，清理車(chē)間的粉塵經(jīng)處理后要滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297－1996表2中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。為此，在工程設(shè)計(jì)中，首先要采用一些機(jī)械化、現(xiàn)代化的清理裝備，將鑄件清理變?yōu)槎c(diǎn)、定位，從而使清理車(chē)間設(shè)置除塵設(shè)備變?yōu)榭赡?。比如?duì)產(chǎn)塵量大的振動(dòng)除芯機(jī)、振動(dòng)落砂機(jī)、拋丸機(jī)等采用密閉罩，磨削清理線設(shè)置傘形罩，人工打磨單元、人工粗清工位等設(shè)置上吸式側(cè)吸罩，含塵氣體經(jīng)除塵器凈化后排入大氣。對(duì)自動(dòng)清理單元，設(shè)置隔音密閉罩，將含塵氣體經(jīng)除塵器凈化后排入大氣。同時(shí)，在人工清理單元內(nèi)設(shè)置送風(fēng)系統(tǒng)，使其形成上送風(fēng)下排風(fēng)的氣流形式。與此同時(shí)，在清理車(chē)間設(shè)屋頂通風(fēng)機(jī)進(jìn)行全面排氣，換氣次數(shù) n=3～5 次/h。

5 清理車(chē)間廠房結(jié)構(gòu)形式

清理車(chē)間主要污染物是鑄件余熱、粉塵和清理噪音，因此，廠房結(jié)構(gòu)形式宜采用隔音、隔熱的建筑結(jié)構(gòu)，通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)，也有兩者的混合結(jié)構(gòu)。

鋼筋混凝土車(chē)間采用鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土梯形屋架，屋面采用大型屋面板，墻體為非粘土燒結(jié)多孔磚，車(chē)間屋面設(shè)天窗架。一般為排架結(jié)構(gòu)型式和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（輔房）。

鋼結(jié)構(gòu)廠房墻體標(biāo)高1.200m以上為熱鍍鋁鋅壓型鋼板墻，由外至內(nèi)做法一般為熱鍍鋁鋅壓型鋼板（表面氟碳涂層）、80mm厚(容重不小于16kg/m3)的離心玻璃棉（內(nèi)側(cè)有鋁箔隔熱、防潮層）、C型熱鍍鋅冷彎型鋼檁條、熱鍍鋁鋅壓型鋼板（表面聚酯涂層）。車(chē)間屋面均做雙層壓型鋼板復(fù)合保溫隔熱屋面（檁條隱藏型），屋面坡度3%～5%。一般采用門(mén)式鋼架鋼結(jié)構(gòu)，鋼柱、鋼梁均采用實(shí)腹式截面，吊車(chē)梁及軌道采用鋼吊車(chē)梁和鋼軌。

混合結(jié)構(gòu)廠房主要有鋼柱、鋼屋架、大型屋面板，或混凝土柱、鋼屋架，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用磚砌體，清理車(chē)間采用混合結(jié)構(gòu)的較少。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)鑄件清理水平普遍很低，勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)環(huán)境差。其主要原因首先是重視不夠，其次是沒(méi)有很好的清理裝備可選。近年來(lái)隨著環(huán)境保護(hù)要求逐漸嚴(yán)格、鑄件質(zhì)量不斷提高、勞動(dòng)力成本增加等，很多企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到清理裝備自動(dòng)化、機(jī)械化的重要性，已逐漸加大清理工部的投資。但在清理裝備制造方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求，需要提高和創(chuàng)新的內(nèi)容很多，比如連續(xù)通過(guò)式拋丸裝備、鑄件磨削裝備、鑄件機(jī)械化運(yùn)輸裝備、表面處理裝備等。在這種情況下，要設(shè)計(jì)出自動(dòng)化、機(jī)械化的清理車(chē)間，給工程設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了更高的要求，工程設(shè)計(jì)的工藝人員必須根據(jù)鑄件要求，創(chuàng)造性的提出清理設(shè)備需求，并借此拉動(dòng)清理裝備制造企業(yè)的創(chuàng)新。

要設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)境友好、勞動(dòng)強(qiáng)度低、鑄件一致性高的清理車(chē)間，僅有自動(dòng)化、機(jī)械化的清理裝備是不夠的，必須對(duì)整個(gè)清理工部進(jìn)行系統(tǒng)考慮，結(jié)合清理車(chē)間的特點(diǎn)，選擇合適的廠房形式，同時(shí)配以合理的通風(fēng)除塵系統(tǒng)?？傊?，要改變我國(guó)鑄件清理工藝落后的狀況，還有很多工作要做，在工程設(shè)計(jì)中，必須不斷有創(chuàng)新性的鑄件清理工藝出現(xiàn)，以滿足不斷提高的節(jié)能、環(huán)保、安全、質(zhì)量等要求。

Design of Casting Cleaning Workshop

LI YiNian1,LIU XiaoLong2
(1.Shanxi Jinding Foundry Co.Ltd.,Baoji 722408,Shanxi China；2.SCIVIC Engineering Corporation,Luoyang 471039,Henan China)

From the view of engineering design,a brief explanation has been given with determination of cleaning process,choice of the level of cleaning equipment,reduction of labor intensity,enhanced environmental protection,rationalization of coating process etc.,aimed to put forward an improved target for the laggard cleaning process of most foundries at present in China.

Castings;Cleaning process;Laggard;Equipment;Labor intensity;Environmental protection;Coating process;Rebuild

TG246;

A；

1006－9658（2012）03－0045-3

2012-02-28

稿件編號(hào)：1202-023

李益年（1964-），男，工程師，主要從事鑄造生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理等工作。