低壓鑄造缸蓋急速冷卻線的運用及研究

肖 榕，鄧智升

（東風本田發(fā)動機有限公司，廣東廣州 510700）

國家“十二五”規(guī)劃提出“綠色發(fā)展建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”，面對日趨強化的資源環(huán)境約束，必須增強危機意識，樹立綠色、低碳發(fā)展理念，以節(jié)能減排為重點，健全激勵與約束機制，加快構(gòu)建資源節(jié)約、環(huán)境友好的生產(chǎn)方式和消費模式，增強可持續(xù)發(fā)展能力，提高生態(tài)文明水平。

公司結(jié)合“十二五節(jié)能規(guī)劃”，計劃建立先進、綠色、智能、高效的綠色工廠。低壓鑄造車間由于其生產(chǎn)工藝限制，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，存在粉塵、有害氣體等職業(yè)健康危害崗位。通過導入急速冷卻線等設備，可以減少人員暴露在惡劣生產(chǎn)環(huán)境的時間，為員工身體健康提供了保障，降低員工發(fā)生職業(yè)健康疾病的風險。

1 低壓鑄造缸蓋冷卻方式

1.1 傳統(tǒng)冷卻線原理

目前發(fā)動機鋁合金缸蓋冷卻普遍采用開放式自然冷卻或輥道式風冷工藝，兩種工藝方式都需要占用較大的場地及較長的時間。因此，鑄造現(xiàn)場都會存在熱源、氨氣、甲醛等廢氣污染等職業(yè)危害因素。低壓鑄造大部分工作崗位都需要列入職業(yè)病危害防治監(jiān)控。

1.2 急速冷卻線的原理

急速冷卻線如圖1所示，該冷卻線的原理為：將冷卻線水箱里面的冷凍水進行霧化，通過風機將霧化的冷風吹向工件，而整個冷卻過程在密閉的空間進行冷卻，工件就類似于投進一個大的冷凍庫進行急速降溫，同時利用水霧與含有粉塵、氨氣等的排出熱氣接觸，對熱量及粉塵進行回收，防止作業(yè)環(huán)境的惡化。

圖1 急速冷卻線示意圖

2 低壓鑄造缸蓋急速冷卻線組成與特點

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

設備廠家：

天津人維五十鈴自動化設備有限公司。

1）日處理量：550臺/日（24 h連續(xù)作業(yè)）。年處理量：13.5萬臺/年；

2）降溫能力：入口處工件表面溫度約400℃±20℃；出口處工件表面溫度70℃±10℃；

3）生產(chǎn)節(jié)拍：2 件 /每托盤,290 s±20 s；

4）輸送形式：升降機+托盤+托盤滾道；

5）冷卻處理時間：約 20 min；

6）輸送性能：工件表面不允許出現(xiàn)磕碰、劃傷現(xiàn)象；

7）輸送工件：鋁合金缸蓋毛坯；

8）線體速度：托盤滾道 12 m/min（變頻）。

2.2 急速冷卻線結(jié)構(gòu)組成

急速冷卻線構(gòu)造如圖2所示，由2個升降機與冷卻本體所組成。

圖2 急速冷卻線構(gòu)造圖

冷卻本體由以下幾個部分組成：

1）搬送托盤；

2）風道；

3）工件輸送機構(gòu)；

4）風機；

5）冷卻水箱；

6）噴淋部；

7）吹風口。

2.3 急速冷卻線特點

風機將過濾后的空氣吹向工件，同時帶走工件上的臭氣、熱量和粉塵。在水箱與噴淋霧化的水霧進行接觸回收，之后將混入空氣的水汽進行過濾。工件冷卻用氣體經(jīng)過風機吹向工件，可實現(xiàn)循環(huán)使用。

整個冷卻過程在18.6 min完成，對比舊冷卻線，冷卻時間縮短60%，冷卻在線庫存減少了80%，對于現(xiàn)場的品質(zhì)響應有了較大的提升。因為冷卻線采用的是吹冷風的方式冷卻，工件冷卻溫度不再受季節(jié)轉(zhuǎn)變的影響，對穩(wěn)定冷卻溫度有較大的改善，基本可以杜絕落砂不良的發(fā)生。由于整線的長度縮短和改用托盤運輸?shù)姆绞?，完全杜絕了卡料問題的發(fā)生，提升了整線的開動率及降低了現(xiàn)場的勞動強度。

對于廢砂收集方式，急速冷卻線采用自動清砂模式進行設計。搬送過程中散落到托盤中的散砂，會在搬出口升降平臺最下層翻轉(zhuǎn)倒砂位置倒掉。倒掉的砂會通過溜槽掉落至集砂小車中，集砂小車設置有推手，車輪，車輪固定器及位滿傳感器，檢測到小車車滿后報警，提醒操作人員。

3 使用效果

3.1 工件表面冷卻

對生產(chǎn)的工件進行表面顏檢探傷，如圖3所示，沒發(fā)現(xiàn)裂紋等異常缺陷。

圖3 工件表面探傷

3.2 工件表面溫度

對生產(chǎn)工件表面溫度使用接觸式溫度計進行測量，測量結(jié)果見圖4，工件冷卻后表面溫度在規(guī)格值70℃以下，符合工藝要求。

3.3 冷卻后工件尺寸

對通過急速冷卻線的工件進行三坐標尺寸測量，測量結(jié)果見表1，通過三坐標數(shù)據(jù)對比，新冷卻線冷卻后工件尺寸沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象（公差±0.05 mm）.

4 平面布局及詳細工藝流程

設備的平面布置，如圖5所示。

圖4 工件表面溫度測量

表1 工件三坐標測量數(shù)據(jù)

急速冷卻線能根據(jù)鑄造機的生產(chǎn)節(jié)拍與上、下工序連動，當上工序夾持工件放置到急速冷卻線上料區(qū)時，急速冷卻線能自動/手動運行，當工件溫度下降至設定溫度（70℃±10℃）后能自動/手動搬運至急速冷卻線下料區(qū)并發(fā)出到位信號通知下工序進行取件動作。

詳細的工藝循環(huán)流程為：上工序機械手抓取2個工件同時放到設備投入口升降平臺最上層接件處托盤內(nèi)→升降平臺帶著托盤下降（同時投入門打開）至工件投入口→投入口升降裝置處托輥驅(qū)動托盤帶著工件進入搬送部→冷卻→搬出門打開→托盤帶著工件搬出至下工序機械手固定取件位置→下工序機械手取走1個工件→托盤繼續(xù)向前移動把托盤內(nèi)另外一個工件也搬送至下工序機械手固定取件位置→下工序機械手取走另外一個工件→升降平臺下降至倒砂位置（同時為緊急取件位置）→托盤翻轉(zhuǎn)倒砂并復位→升降平臺帶著空托盤上升至搬出口升降裝置最上層托盤返回位置→升降裝置處托輥驅(qū)動把托盤推送至托盤返回通道→托盤返回（依靠重力）→托盤在取件處定位待機。

5 結(jié) 論

低壓鑄造，由于其生產(chǎn)工藝限制，存在噪音、粉塵、有害氣體等職業(yè)健康危害崗位，以及高溫、高強度勞動等惡劣的工作條件。

通過導入急速冷卻線設備，不僅對公司大幅提升生產(chǎn)效率及自動化程度、提高品質(zhì)穩(wěn)定性和降低生產(chǎn)成本等方面做出了積極貢獻，最為重要的是通過機器人替代人員作業(yè)，減少人員暴露在惡劣生產(chǎn)環(huán)境的時間，為員工身體健康提供了保障，降低員工發(fā)生職業(yè)健康疾病的風險。同時，為公司生產(chǎn)線全面自動化系統(tǒng)的開展提供技術(shù)借鑒和技術(shù)儲備，增強了公司在市場中的競爭力，提高了公司在行業(yè)中的地位。

圖5 急速冷卻線設備布局

［1］ 周先紅，孟小勇，葉少軍.東風本田鑄造缸蓋冷卻輸送線設計研制［J］.汽車工程，2009（10）：976-979.