大型連續(xù)通過式拋丸清理機(jī)的應(yīng)用

陳 青，高 元，隋世城，葛送送

（1.浙江亞太機(jī)電股份有限公司，浙江杭州311203；2.諸城萬通鑄造裝備工程有限公司，山東諸城262202）

1 項目概述

浙江亞太機(jī)電股份有限公司是生產(chǎn)整套汽車制動系統(tǒng)的企業(yè)。主導(dǎo)產(chǎn)品有盤式制動器、鼓式制動器、制動總泵、離合總分泵等產(chǎn)品，制動系統(tǒng)的年生產(chǎn)能力300萬輛（份）。在安徽廣德成立的廣德亞太鑄造有限公司專門生產(chǎn)汽車關(guān)鍵零部件的鑄件。清理車間采用國產(chǎn)最大的連續(xù)通過式搖床拋丸清理機(jī)進(jìn)行拋丸清理，并配備積放吊鏈拋丸清理機(jī)作為復(fù)雜鑄件清理使用。

2 鑄造車間設(shè)備配置

2.1 產(chǎn)品分析

主要鑄件為剎車盤。剎車盤產(chǎn)量 為10，000片/天，年產(chǎn)3萬噸。

2.2 設(shè)備配置

造型線：日本新東ACE-5雙主機(jī)靜壓造型線，造型能力240整型/小時。

砂箱尺寸：900mm×800mm×250mm／250mm。

熔化：配備應(yīng)達(dá)公司生產(chǎn)的雙供電熔化系統(tǒng)3套、4500kW VIP DT2雙供電變頻電源和6臺6000kg無芯鋼殼感應(yīng)熔化電爐，熔化能力18t/h。

砂處理：采用全自動化的先進(jìn)160t/h粘土砂砂處理系統(tǒng)，德國SENSOR CONTROL公司生產(chǎn)的LIPPKE系統(tǒng)控制舊砂的測溫、測濕、加水增濕系統(tǒng)，其水份可控制在1.8%～2.0%，舊砂溫度控制在室溫+10℃。

清理：配備10臺高效拋丸器的連續(xù)通過式搖床拋丸清理機(jī)，生產(chǎn)能力達(dá)到20t/h。

3 搖床拋丸清理機(jī)的工作原理

由振動輸送機(jī)承接鱗板輸送機(jī)輸送的鑄件，均勻送進(jìn)搖床內(nèi)部。搖床床體作為鑄件運(yùn)載工具由軋制錳鋼板折彎焊接而成，以來回擺動的運(yùn)動方式使鑄件翻滾。搖床床體下面配備4個托輪和擋輪作為承載支撐，在垂直方向搖床可左右搖擺120°；在水平方向搖床可傾斜7種角度，方便調(diào)節(jié)工件輸送速度。

在搖床上邊配備10臺高效大功率拋丸器，供丸系統(tǒng)拋丸量可調(diào)，采用先進(jìn)的磁選分離器，丸砂分離干凈。搖床的搖擺采用變頻電機(jī)驅(qū)動。出件設(shè)有專用倒丸輸送機(jī)，將殘余彈丸倒出，并回收到彈丸循環(huán)系統(tǒng)中。

搖床拋丸清理機(jī)的特點(diǎn)：

（1）采用搖擺傳動方式，被清理工件在搖床床體內(nèi)翻滾，充分利用拋丸器的高速彈丸拋向鑄件進(jìn)行清理，清理效果非常好，尤其是鑄件內(nèi)部清理的特別干凈。

（2）搖床內(nèi)部沒有運(yùn)動的部件，在搖床內(nèi)不會卡件。

（3）可以實現(xiàn)無人操作，大大降低人工上下件的工作量。

（4）搖床和室體內(nèi)壁采用特殊軋制錳鋼板，使用壽命很長，維修備件僅限于拋丸器。

（5）連續(xù)通過式搖床拋丸清理機(jī)是連續(xù)生產(chǎn)拋丸清理設(shè)備，特別適合與高生產(chǎn)率造型線配套使用。適用于清理剎車盤、水泵體、排氣管等鑄件。

4 搖床拋丸清理機(jī)的配置特點(diǎn)

設(shè)備組成：由搖床工件承載系統(tǒng)、拋丸器、拋丸室密封系統(tǒng)、工件上下料輸送系統(tǒng)、彈丸循環(huán)系統(tǒng)、氣動控制系統(tǒng)、通風(fēng)除塵系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部件組成。

4.1 搖床工件承載系統(tǒng)

搖床床體由整體骨架和耐磨護(hù)板構(gòu)成。整體骨架前段和后段帶有軌道，用以完成左右搖擺120°的功能。耐磨護(hù)板采用軋制Mn13折彎成為特殊的ω形狀，護(hù)板上開孔以利于彈丸回收，采用特種工藝制造，耐磨護(hù)板可以更換。

4.2 拋丸器

配備10臺高效三角帶傳動拋丸器，拋丸器的功率為45kW，其布置位置及角度經(jīng)過計算機(jī)動態(tài)模擬確定。葉輪直徑500mm，拋丸效率高達(dá)18～20kg/(min·kW)。拋丸器的端護(hù)板及頂護(hù)板采用了弧型多層迷宮式防護(hù)，保證了嚴(yán)密的密封，消除了彈丸擊穿拋丸器罩殼的現(xiàn)象。拋丸器上安裝有限位裝置，在打開拋丸器頂蓋進(jìn)行檢修時，保證設(shè)備不能啟動，從而保護(hù)檢修人員的安全。

4.3 拋丸室密封

拋丸室體采用特殊的三段室體“前密封室+拋丸室+后密封室”結(jié)構(gòu)，防止彈丸飛濺。拋丸室內(nèi)壁采用特制軋制Mn13護(hù)板，有效防止設(shè)備殼體損壞，室體護(hù)板不用更換，大大節(jié)省備件費(fèi)用。前密封室采用多層懸掛膠簾密封，后密封室采用多層懸掛錨鏈密封，有效防止彈丸飛濺。

4.4 彈丸循環(huán)系統(tǒng)

4.4.1 磁選丸渣分離器

采用流幕式滿幕簾磁選分離器，“篩選+兩級風(fēng)選+兩級磁選”一體化模式。分離器具有多級凈化與復(fù)式分離功能，保證均勻的滿幕簾分離狀態(tài)。

經(jīng)過一級磁選后，丸渣混合物中的非鐵質(zhì)物料分離出來；粉塵被吸入除塵器進(jìn)行凈化處理；淬丸、氧化皮及少量非鐵質(zhì)物料進(jìn)入二級磁選進(jìn)一步分離；經(jīng)過二級磁選的廢料再次通過風(fēng)選，從而形成了獨(dú)有的“兩級風(fēng)選+兩級磁選”的獨(dú)有結(jié)構(gòu)，保證分離效果。

4.4.2 斗式提升機(jī)

采用平皮帶傳動，離心重力式卸料。雙排料斗互相交錯布置，專用螺栓固定。下部鼠籠型滾筒能夠防止皮帶跑偏。帶制動電機(jī)的減速機(jī)，防止提升機(jī)發(fā)生逆轉(zhuǎn)。尾部設(shè)有檢測裝置，可檢測提升機(jī)的工作狀態(tài)，并自動報警，設(shè)備連鎖控制，保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.4.3 振動輸送篩

采用振動電機(jī)作為激振源，振動平穩(wěn)可靠；采用鋼板沖孔篩，延長篩網(wǎng)壽命；設(shè)有除塵罩，防止粉塵外溢。

4.5 工件上下料輸送系統(tǒng)

上件采用振動輸送機(jī)將工件均勻送進(jìn)搖床拋丸清理機(jī)，內(nèi)部設(shè)有落砂孔，將散落砂分離，排廢處理。

下件采用振動輸送機(jī)將工件轉(zhuǎn)運(yùn)到鱗板輸送機(jī)，工件可以翻身，倒出彈丸，回送到彈丸循環(huán)系統(tǒng)。

4.6 除塵系統(tǒng)

采用慣性除塵器+旋風(fēng)除塵器+脈沖布袋除塵器，粉塵排放濃度小于20mg/m3，除塵效率達(dá)99.5%以上。風(fēng)機(jī)采用隔音罩消音。

4.7 電氣控制系統(tǒng)

采用SIMENS公司PLC進(jìn)行集中控制。設(shè)有10"觸摸屏，實現(xiàn)整機(jī)運(yùn)行監(jiān)控。搖床擺動采用變頻器，風(fēng)機(jī)采用變頻控制。

5 影響鑄件清理質(zhì)量的主要因素分析

鑄件清理質(zhì)量與多種因素有關(guān)，主要影響因素如下：

（1）拋丸量：鑄件清理質(zhì)量和拋丸量直接相關(guān)。彈丸覆蓋率要達(dá)到99%以上，鑄件表面清理合格。

（2）拋丸器的布置：拋丸器數(shù)量和拋丸器的安裝位置及拋射角度對鑄件清理質(zhì)量有決定性影響。參數(shù)設(shè)計不合理將大大降低整臺設(shè)備的拋丸效率。

（3）拋丸器的型式：拋丸器由直聯(lián)與皮帶傳動兩種形式。直聯(lián)拋丸器傳動效率高，但對葉片的要求也高，維修要跟進(jìn)，及時更換；皮帶傳動拋丸器有兩級軸承，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，不會燒電機(jī)。綜合考量本設(shè)備選用皮帶傳動拋丸器。

（4）拋丸器的功率：拋丸器的功率由所需的拋丸量直接決定，本機(jī)配備10臺45 kW電機(jī)，拋丸效率可高達(dá)20kg/(min·kW)。

（5）彈丸直徑：彈丸直徑對清理效果影響最大，因為彈丸攜帶能量與彈丸直徑的立方成正比。例如彈丸直徑1mm和2mm時，彈丸攜帶能量相差約8倍。彈丸直徑越大鑄件表面粗糙度越低。彈丸直徑的選擇與鑄件材質(zhì)、尺寸大小、拋丸器離工件的距離、鑄件表面粗糙度等因素相關(guān)。一般汽車配件清理時，彈丸直徑確定為1.0～2.0mm。

（6）彈丸初速度：彈丸初速度對清理效果影響較大，這是因為彈丸攜帶能量和速度的平方成正比。例如彈丸初速度70m/s和90m/s時，彈丸攜帶能量相差約1.7倍。當(dāng)然彈丸初速度越高，鑄件表面粗糙度越低。彈丸初速度的選擇與鑄件材質(zhì)、拋丸器離工件的距離、鑄件表面粗糙度等因素相關(guān)。一般汽車配件清理時，彈丸初速度確定為80～90m/s。

（7）彈丸材質(zhì)和硬度：彈丸材質(zhì)一般為合金鑄鋼或鋼絲切丸（錳鋼）。彈丸材質(zhì)和硬度對清理效果有一定影響。高質(zhì)量的合金鑄鋼丸表面硬度適中，使用壽命長，清理效果很好，但使用成本稍高。鋼絲切丸硬度較低，使用壽命尚可，清理效果較好，但使用成本較低。

（8）彈丸的清潔度：彈丸的清潔度對清理效果和易損件的使用壽命有很大影響。彈丸當(dāng)中粉塵的增多會大大降低拋丸清理效果，采用磁選分離器能夠分離彈丸中的砂粒。

6 清理工件檢測數(shù)據(jù)

經(jīng)生產(chǎn)檢測，表面粗糙度要求Ra25～50，剎車盤表面及散熱槽表面氧化皮及砂粒清理干凈，表面顏色呈現(xiàn)金屬本色。表面磕碰傷率＜0.3%，產(chǎn)品無變形現(xiàn)象。

7 結(jié)束語

本設(shè)備自2016年8月投產(chǎn)以來，清理鑄件超過6萬噸。設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定全自動化運(yùn)行，大大減少的人員勞動強(qiáng)度。這是國產(chǎn)最大生產(chǎn)率20t/h的連續(xù)通過式搖床拋丸清理機(jī)成功應(yīng)用，打破了國外設(shè)備的壟斷，為鑄造廠大大節(jié)省了投資，為實現(xiàn)全自動化鑄造車間生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。