DISA水平分型造型線錯(cuò)箱墊箱問題研究和解決

黃 樺，陳之偉，李家興，宋吉浩，榮玉良，王旭淞

（上海通用東岳動(dòng)力總成有限公司鑄鍛技術(shù)與質(zhì)量部，山東煙臺(tái) 264006）

上海通用東岳動(dòng)力總成有限公司采用兩箱濕砂型鑄造的方式大批量生產(chǎn)缸體、曲軸、凸輪軸和軸承蓋等汽車零部件產(chǎn)品毛坯，分為缸體和小件兩條造型線，采用設(shè)備為DISA水平分型造型線，缸體造型線造型主機(jī)為BMD氣沖造型設(shè)備，小件造型線造型主機(jī)為BMD靜壓多觸頭造型設(shè)備，這兩條造型線生產(chǎn)效率高（缸體造型線理論節(jié)拍為115箱/h，小件造型線理論節(jié)拍為120箱/h），造型后鑄件精度高。但因?yàn)樵O(shè)計(jì)等諸多原因在實(shí)際生產(chǎn)過程中仍然存在一些批量質(zhì)量問題，如鑄件錯(cuò)箱產(chǎn)生廢品和造型時(shí)墊箱產(chǎn)生廢型，從今年2月份起公司錯(cuò)箱和墊箱質(zhì)量問題頻繁發(fā)生，錯(cuò)箱量平均每月出現(xiàn)3～5次批量錯(cuò)箱廢品，而從3月份開始?jí)|箱問題一度成為造型線影響開動(dòng)率的主要問題，最高時(shí)小件造型線廢型率高達(dá)20%，平均為7%左右，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的出品率和生產(chǎn)線開動(dòng)率。

錯(cuò)箱是指鑄件的一部分和另一部分在分型面處錯(cuò)開的現(xiàn)象，對(duì)于兩箱造型來說，主要分為軸向錯(cuò)箱、徑向錯(cuò)箱和混合錯(cuò)箱等幾種錯(cuò)箱情況[1]，如圖1所示；錯(cuò)箱的主要危害是在后續(xù)機(jī)加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生黑皮、機(jī)加工干涉和撞刀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鑄件尺寸不符合圖紙產(chǎn)生鑄件報(bào)廢。墊箱是指造型時(shí)砂箱高出砂箱表面過多造成廢型的質(zhì)量問題，如圖2所示；廢型的主要危害是會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)線開動(dòng)率，合箱澆注后鐵水沖垮高出的分型面砂型造成跑火，使砂箱損壞并存在安全隱患，有時(shí)在合箱時(shí)會(huì)造成錯(cuò)箱?？傊e(cuò)箱和墊箱的危害都是比較大的，需要在生產(chǎn)過程中對(duì)原因分析并解決。

圖1 嚴(yán)重錯(cuò)箱產(chǎn)生的廢品

圖2 嚴(yán)重墊箱產(chǎn)生的廢型

1 兩箱濕砂型鑄造工藝流程圖及設(shè)備原理

1.1 小件造型線的工藝流程簡圖

圖3 為小件造型線工藝流程簡圖，圖4為型板托框和耐磨條，圖5為型板圖，圖6為型板托框耐磨條、型板裝配后情況，圖7為造出的砂型。

圖3 小件造型線工藝流程簡圖

圖4 型板托框和耐磨條

圖5 型板圖

圖6 型板托框、耐磨條、型板裝配后情況圖

圖7 造出的上砂型

托框周圍的耐磨條材質(zhì)為聚甲醛[2]。耐磨條主要有3個(gè)用途：1）造型時(shí)彈性緩沖；2）造型時(shí)排氣作用；3）促進(jìn)砂型與砂型間接觸，防止產(chǎn)生披縫廢品。

1.2 設(shè)備原理及說明

圖8 為DISA多觸頭靜壓造型線，圖9為多觸頭造型主機(jī)設(shè)備，圖10為多觸頭造型主機(jī)結(jié)構(gòu)原理簡圖，型板和托框之間，型板和砂箱之間，砂箱和設(shè)備之間形成了三級(jí)配合，砂箱和托框間有配合銷套2副，托框和型板間有配合銷套兩副，托框和設(shè)備平臺(tái)有配合銷套2副，托框和設(shè)備平臺(tái)有定位塊4個(gè)，造型時(shí)配合銷套和關(guān)鍵尺寸等各有10多處之多，加上托框本身質(zhì)量較大（0.5 t/個(gè)），測(cè)量和排查影響錯(cuò)箱墊箱關(guān)鍵尺寸因素非常困難。從圖10可以直觀地看出，砂箱、托框和設(shè)備之間就像串在一根虛擬的中心桿上的一串盒子，因?yàn)槎ㄎ讳N套數(shù)量不足和設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)無中心定位，很容易就會(huì)造成鑄件的錯(cuò)箱；而型板和砂箱由于銷套的原因配合不緊密，此處的砂從分型面跑出來高出砂型也會(huì)形成墊箱。

圖8 DISA多觸頭靜壓造型線

圖9 多觸頭造型主機(jī)設(shè)備

圖10 多觸頭造型主機(jī)結(jié)構(gòu)原理簡圖

2 錯(cuò)箱原因及措施

在分析過程中我們對(duì)產(chǎn)生錯(cuò)箱和墊箱的托框和銷套關(guān)鍵配合尺寸進(jìn)行了測(cè)量，并對(duì)錯(cuò)箱的影響因素進(jìn)行了分析，如圖11所示.

從魚骨圖分析中我們得出造成錯(cuò)箱的主要原因有幾點(diǎn)：①托框上銷孔間距離不等，4個(gè)銷孔直線度超差；②型板安裝不平，下面墊有雜物；③耐磨條磨損不一致；④銷套磨損超差失效[3-4]等。解決措施為:①修整托框上定位孔位置；②加強(qiáng)型板安裝的檢查，保證平整；③控制耐磨條磨損后平面度（≤0.15 mm）；④加強(qiáng)磨損銷套檢查頻次，對(duì)失效銷套及時(shí)更換。

3 墊箱原因及措施

在分析過程中我們對(duì)產(chǎn)生墊箱的托框和銷套關(guān)鍵配合尺寸進(jìn)行了測(cè)量，并對(duì)墊箱廢型的影響因素分析如圖12.

從魚骨圖分析得出墊箱廢型的主要原因有幾點(diǎn)：設(shè)備定位設(shè)計(jì)不合理[5]（設(shè)備與砂箱間定位間隙過大，設(shè)備無中心定位），造型主機(jī)101平臺(tái)未轉(zhuǎn)到位即上升；銷套結(jié)構(gòu)不合理，配合間隙過小，銷套松動(dòng)脫落。解決措施：調(diào)整設(shè)備定位和101轉(zhuǎn)臺(tái)定位；改進(jìn)銷套結(jié)構(gòu)，增大配合間隙[6-7]，增加彈簧墊圈防止銷套脫落。

4 問題解決效果

根據(jù)上述原因分析我們對(duì)其中設(shè)備、托框和銷套等進(jìn)行了修整和結(jié)構(gòu)改良，效果十分明顯，圖13為4個(gè)型板托框問題解決前后的錯(cuò)箱量情況，因?yàn)殇N套之間有配合公差和間隙，對(duì)于三級(jí)配合和配合銷套很多的造型線來說錯(cuò)箱是不可避免的，客戶對(duì)我公司的鑄件錯(cuò)箱量要求標(biāo)準(zhǔn)為:曲軸鑄件錯(cuò)箱量≤0.75 mm，凸輪軸鑄件錯(cuò)箱量≤0.50 mm.從圖13中可以看出各托框改進(jìn)后效果明顯，鑄件錯(cuò)箱量尺寸被進(jìn)一步收嚴(yán)。

從今年4月份開始我們陸續(xù)采取了解決墊箱問題的一些措施，效果十分明顯，從表1中可以看出。

5 結(jié)束語

1）托框上中間銷孔間距離和銷孔直線度；型板安裝是否平整，下面是否墊有雜物；耐磨條磨損是否一致，銷套磨損是否失效是目前決定鑄件錯(cuò)箱情況的幾個(gè)關(guān)鍵因素。

圖11 鑄件錯(cuò)箱魚骨圖分析

圖12 鑄件墊箱廢型魚骨圖分析

表1 小件造型線墊箱廢型率（%）

2）設(shè)備定位設(shè)計(jì)，造型主機(jī)101平臺(tái)轉(zhuǎn)到位后上升；銷套結(jié)構(gòu)合理，配合間隙恰當(dāng)，銷套松動(dòng)是否固定牢固是目前決定鑄造墊箱廢型情況的幾個(gè)關(guān)鍵因素。

［1］吳光峰.鑄造工藝工裝設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.

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［3］姜峰，李方義，李劍峰，等.裝載機(jī)銷軸磨損歷程分析及其改進(jìn)［J］.潤滑與密封，2007（7）：132-135.

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［6］杜文靖，王國強(qiáng)，崔國華，等.液壓挖掘機(jī)工作裝置鉸點(diǎn)軸和軸套間隙計(jì)算模型［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2007（8）：8-40.

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