兩條靜壓造型生產(chǎn)線的后評(píng)價(jià)

胡長(zhǎng)青，季利群

（內(nèi)蒙古第一機(jī)械制造集團(tuán)公司十分公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

靜壓造型技術(shù)的實(shí)質(zhì)是“氣流預(yù)緊實(shí)+壓實(shí)”，有以下優(yōu)點(diǎn)：可以用于生產(chǎn)薄壁、尺寸精度高、形狀復(fù)雜的鑄件，鑄型輪廓清晰，表面硬度高且均勻，拔模斜度小，型板利用率高，工藝裝備磨損小，鑄型表面粗糙度低，鑄型廢型率低。設(shè)備生產(chǎn)率、自動(dòng)化程度高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低的特點(diǎn)，是一種適用性極好的造型工藝。因此，是目前最新、最先進(jìn)的造型工藝之一，并已成為當(dāng)今汽車鑄件生產(chǎn)的主流造型工藝。國(guó)內(nèi)外發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋等鑄件的生產(chǎn)普遍采用靜壓造型工藝。

造型線主要組成：由造型、下芯合箱、澆注、冷卻、落砂五個(gè)區(qū)段組成。含靜壓造型主機(jī)、全套輔機(jī)、鑄型輸送機(jī)、電控液壓系統(tǒng)及砂箱、型板等工藝裝備。造型線輔機(jī)主要有捅箱機(jī)、分箱機(jī)、提箱、移箱機(jī)、翻箱機(jī)、清掃機(jī)、合箱機(jī)、緊箱及松箱裝置、鉆氣眼裝置、銑澆口裝置等，完成全線輔助工序。鑄型輸送機(jī)主要有轉(zhuǎn)運(yùn)車、傳送推桿、緩沖推桿、臺(tái)車及定位裝置等，用于鑄型、砂箱的自動(dòng)循環(huán)輸送。

1 生產(chǎn)線概況

根據(jù)兩條生產(chǎn)線使用砂箱尺寸、規(guī)格，為敘述方便稱為大線和小線。

1.1 大線主要技術(shù)參數(shù)

砂箱內(nèi)尺寸：1600mm×800mm×350mm/350mm；

生產(chǎn)率：45整型／h，HWS進(jìn)口單主機(jī)，主機(jī)型號(hào)EFA-SD6；

下芯工位：8個(gè)；

澆注工位：12個(gè)（預(yù)留自動(dòng)澆注機(jī)位置）。

主機(jī)進(jìn)口、輔機(jī)為蘇州鑄造機(jī)械有限公司生產(chǎn)，2007年2月試生產(chǎn)，廠房為專門按造型、冶煉、砂處理、制芯、鑄件后處理等工部的工藝要求設(shè)計(jì)的新廠房，江陰三鑄機(jī)配套砂處理設(shè)備。

生產(chǎn)鑄件：北方奔馳載重汽車球墨鑄鐵件（以橋殼為主）。

1.2 小線主要技術(shù)參數(shù)

砂箱尺寸：800mm×650mm×260mm/260mm；

生產(chǎn)率：60整型/h，HWS進(jìn)口單主機(jī)，主機(jī)型號(hào)EFA-SD4；

下芯工位：8位；

澆注工位：10個(gè)（人工環(huán)型吊澆注）。

主機(jī)進(jìn)口、輔機(jī)為濟(jì)南鑄鍛所設(shè)計(jì)制造，2006年底試生產(chǎn)，廠房為舊廠房改造，砂處理也由濟(jì)南鑄鍛所設(shè)計(jì)安裝，混砂機(jī)單獨(dú)選用了常州迪砂TM240-90單臺(tái)混砂機(jī)。

相比于國(guó)內(nèi)其他鑄造企業(yè)，如汽車鑄件生產(chǎn)企業(yè)，發(fā)動(dòng)機(jī)鑄件制造生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用靜壓造型技術(shù)進(jìn)行設(shè)備改造，我公司只能算是后來(lái)者，方案論證前我們對(duì)國(guó)內(nèi)同行做了比較詳細(xì)的調(diào)研，尤其對(duì)工藝流程、設(shè)備設(shè)施、關(guān)鍵設(shè)備、電氣、液壓器件的選型等都進(jìn)行了多次優(yōu)化，充分借鑒調(diào)研廠家的經(jīng)驗(yàn)，總體感覺是：靜壓造型技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)運(yùn)用較為成熟，像一汽、濰柴等鑄造廠都已經(jīng)過(guò)兩三輪以上的改造，積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)，已逐步走向成熟，尤其是國(guó)內(nèi)配套的生產(chǎn)線輔機(jī)、電控、液壓系統(tǒng)都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，整線的可靠性、開動(dòng)率越來(lái)越高。現(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)看，當(dāng)初我們選擇進(jìn)口主機(jī)、輔機(jī)國(guó)內(nèi)配套的方案是完全可行的，為企業(yè)節(jié)約了大量的資金，達(dá)到了預(yù)期的使用效果。這一模式也被近年來(lái)許多同行企業(yè)廣泛采納。

2 生產(chǎn)線主要設(shè)備評(píng)價(jià)

我公司兩條生產(chǎn)線都已經(jīng)過(guò)4 a以上實(shí)際生產(chǎn)使用的考驗(yàn)，總體運(yùn)行情況良好，投產(chǎn)不久達(dá)到了設(shè)定的生產(chǎn)率，之所以選擇現(xiàn)在來(lái)作評(píng)價(jià)，主要是考慮到有些設(shè)備設(shè)施的使用在短時(shí)間內(nèi)不能完全反映真實(shí)狀況，需要一個(gè)恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間段，4 a的使用時(shí)間段設(shè)備上出現(xiàn)的問題應(yīng)該有一定的代表性，可以說(shuō)明一些問題。巧合的是我公司兩條線分別由蘇鑄和濟(jì)南所提供，可以在一定程度上代表國(guó)內(nèi)鑄機(jī)企業(yè)現(xiàn)階段自動(dòng)線設(shè)計(jì)制造的技術(shù)水平，文中有涉及兩家上設(shè)備比較的部分，絕不是比較孰優(yōu)孰劣的目的。盡可能提供一些實(shí)際數(shù)據(jù)供同行在前期上線準(zhǔn)備工作中參考，共同提高我們行業(yè)的裝備水平。

2.1 落砂機(jī)

小線落砂機(jī)臺(tái)面尺寸偏小、振擊力偏小，臺(tái)面尺寸800mm×4000mm，主要問題是在正常造型節(jié)拍內(nèi)不能將型砂破碎落下，有近30%未破碎砂塊隨鑄件輸送鱗板被帶走，由于臺(tái)面偏窄型砂外溢，增加了額外清理工作量。大線落砂機(jī)使用正常，更換過(guò)臺(tái)面格柵，屬正常磨損，使用8個(gè)月左右時(shí)本體出現(xiàn)過(guò)開裂，重新焊接后正常使用至今。

2.2 捅箱機(jī)

小線落砂捅箱采用上捅箱方式，捅頭由砂箱頂部向下運(yùn)動(dòng)將砂胎頂出，使用4 a運(yùn)行正常，未換過(guò)部件，使用3 a后兩根導(dǎo)向桿表面局部拉毛，驅(qū)動(dòng)油缸狀態(tài)正常。

大線捅箱采用下捅箱方式，捅頭由砂箱下部向上運(yùn)動(dòng)將砂胎頂出，由于在捅頭平面1600mm×800mm范圍內(nèi)布置了兩根導(dǎo)向柱，三個(gè)驅(qū)動(dòng)油缸，其相應(yīng)的支撐機(jī)構(gòu)的安裝過(guò)于集中，支撐底座幾乎成為一鋼結(jié)構(gòu)的平板，散落砂無(wú)法及時(shí)下落，形成堆積，雖每班工作前都進(jìn)行人工清理，但設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中堆積的散落砂無(wú)法清理，造成導(dǎo)向桿、油缸桿及密封經(jīng)常損壞，已多次更換油缸及導(dǎo)向桿，平均使用壽命只有半年左右，且損壞都是以密封元件的破壞開始，加上檢修空間小，不能及時(shí)處理，造成漏油嚴(yán)重，設(shè)備設(shè)計(jì)廠家應(yīng)在此處多予考慮，使結(jié)構(gòu)更加合理，相比較于HWS主機(jī)的模型頂升機(jī)構(gòu)，二者使用環(huán)境相似，機(jī)構(gòu)也相近，可以看出HWS主機(jī)頂升機(jī)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)是充分考慮了散落砂對(duì)驅(qū)動(dòng)油缸和導(dǎo)向桿的不利影響（如圖1），專門設(shè)計(jì)了有效的下砂通道，不易發(fā)生工作過(guò)程中散落砂堆積磨損油缸桿、導(dǎo)向桿的問題，因此同樣的工作使用時(shí)間，該機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向桿表面、油缸桿表面及密封都保持著良好的狀態(tài)，沒有修理過(guò)，這也是鑄造設(shè)備有別于其它行業(yè)設(shè)備的一個(gè)顯著特點(diǎn)：一定要在設(shè)計(jì)上充分考慮設(shè)備的工作使用環(huán)境，這些不是能在制造廠裝配線上進(jìn)行幾千次動(dòng)作試驗(yàn)?zāi)茉嚦鰜?lái)的。這也正是我們與國(guó)際著名廠商存在的最大差距。對(duì)于捅箱機(jī)，設(shè)備用戶如沒有工藝或其他方面的特殊要求，個(gè)人認(rèn)為，捅箱機(jī)采用上捅箱方式更可靠些，因?yàn)樘幚硪淮芜@樣的故障需進(jìn)行大的拆卸，最少要停一個(gè)班次，會(huì)給生產(chǎn)線正常運(yùn)行帶來(lái)很大影響。

2.3 臺(tái)面清掃機(jī)

臺(tái)面清掃機(jī)設(shè)備機(jī)構(gòu)不算復(fù)雜，主要要保證清掃的效果，清掃效果不好會(huì)使臺(tái)面粘砂累積，可能導(dǎo)致合箱后砂型產(chǎn)生變形，小臺(tái)面尺寸使用效果容易保證，大臺(tái)面由于清掃板（刷）使用中的磨損不易長(zhǎng)期與臺(tái)面保持合理的距離，清掃效果較差，需要經(jīng)常調(diào)整，機(jī)構(gòu)上應(yīng)該考慮增加一個(gè)清掃板向下的動(dòng)作，回程時(shí)抬起，使清掃板前進(jìn)時(shí)始終保持對(duì)臺(tái)面有一定壓力，以保證較好的清掃效果。

2.4 鉆氣孔機(jī)

我公司兩條線的鉆氣孔機(jī)都是在使用不久多次發(fā)生故障經(jīng)修理沒有從根本上解決問題的情況下被擱置不用的，主要原因是設(shè)備工作環(huán)境差，鉆氣孔的導(dǎo)向桿等運(yùn)動(dòng)部件長(zhǎng)期在散落砂中埋著，如圖2所示，設(shè)計(jì)上沒有充分考慮散落砂對(duì)設(shè)備的影響，修理、保養(yǎng)空間不合理，鉆頭行走機(jī)構(gòu)運(yùn)行故障頻率高，一旦發(fā)生故障進(jìn)行修理需將砂箱吊起，全線停機(jī)，多次修理后未能徹底解決，只能改用人工扎氣孔。目前采用的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不適應(yīng)工作環(huán)境，可以說(shuō)是輔機(jī)中故障最多的設(shè)備。

圖2 鉆氣孔機(jī)的導(dǎo)向桿等運(yùn)動(dòng)部件

2.5 其他輔機(jī)設(shè)備

如翻轉(zhuǎn)機(jī)、過(guò)渡車、自動(dòng)下芯機(jī)、合箱機(jī)、分箱機(jī)等在使用中均正常，修理也只是更換易損件，故障率在正常范圍內(nèi)。

2.6 全線液壓系統(tǒng)

兩條線均采用集中式液壓站，為進(jìn)口主機(jī)和國(guó)產(chǎn)配套輔機(jī)提供液壓動(dòng)力，液壓站的關(guān)鍵部件如泵、調(diào)壓溢流閥采用力士樂、威格士產(chǎn)品，其余液壓輔件大多選用國(guó)產(chǎn)元件，幾年的使用表明：這種配置是完全能滿足生產(chǎn)線設(shè)備要求的，可以這樣說(shuō)，濟(jì)鑄和蘇鑄已掌握了造型線液壓的關(guān)鍵核心技術(shù)，需要說(shuō)明的是我公司大線液壓站的4臺(tái)液壓泵的進(jìn)油口沒有設(shè)置過(guò)濾器，油箱的油液直接進(jìn)入泵體，廠家這種設(shè)計(jì)是出于減少進(jìn)油阻力的考慮，但液壓站油箱在使用兩年后進(jìn)行的清洗保養(yǎng)中發(fā)現(xiàn)了油箱底部有少量銅粉末，由此看來(lái)這種設(shè)計(jì)還是存在一定隱患的，小線液壓站每臺(tái)泵的進(jìn)油口都配有過(guò)濾器。從每半年進(jìn)行一次過(guò)濾器的檢查清洗操作中也可以看出濾芯的污染程度還是比較嚴(yán)重的，因此，進(jìn)油口設(shè)過(guò)濾裝置還是有必要的。

2.7 全線液壓元件的滲、漏油情況

對(duì)于靜壓造型線這種大型集中式液壓系統(tǒng)存在的問題，從我們上線前期的調(diào)研中了解到的情況來(lái)看，主要有各種油路接口處的滲、漏，油泵、液壓缸的滲、漏，液壓閥塊由于加工精度差，密封件質(zhì)量差，密封形式不合理等引起的滲、漏等。另外由于使用維護(hù)、保養(yǎng)不當(dāng)出現(xiàn)的液壓油質(zhì)污染也較普遍，有的甚至非常嚴(yán)重，這些情況引起了我們的高度重視，一是在設(shè)計(jì)配置上一定要保證所有元件的可靠性、合理性，二是使用中嚴(yán)格按要求操作維護(hù)，真正做到防患于未然。

由于我公司在上線論證時(shí)比較重視這一環(huán)節(jié)，對(duì)采用的液壓元件，如各種比例換向閥、重要油缸、節(jié)流調(diào)速閥、調(diào)壓閥、插裝閥等要求使用力士樂、派克產(chǎn)品，甚至對(duì)各種管接頭、液壓膠管、密封件都作了具體品牌的指定，因此使用情況良好，只在少數(shù)部位出現(xiàn)了滲、漏現(xiàn)象，經(jīng)緊固、更換密封元件處理后得到解決，尤其是小線除了三次因澆注時(shí)跑火燒斷定位油缸油管造成異常失油以外，液壓系統(tǒng)滲漏損耗油量很小，運(yùn)行四年只補(bǔ)充了很少的液壓油，大線捅箱機(jī)滲漏較嚴(yán)重?？傮w來(lái)看，國(guó)內(nèi)配套的液壓系統(tǒng)在油溫控制、壓力流量穩(wěn)定性、油液清潔度等方面使用效果上是有保障的，完全能夠滿足造型自動(dòng)線的要求。

2.8 電氣控制系統(tǒng)

由于HWS主機(jī)采用西門子PLC控制系統(tǒng)，配套輔機(jī)主機(jī)無(wú)更多選擇，也采用西門子產(chǎn)品，由于這幾年網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大大增加了電控系統(tǒng)的可靠性。使用中電控系統(tǒng)未出現(xiàn)大的問題，國(guó)內(nèi)配套的輔機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)較成熟，兩條線的運(yùn)行穩(wěn)定，使用正常。

3 總結(jié)

近幾年來(lái)，隨著國(guó)家大力振興裝備制造業(yè)，節(jié)能減排等產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，國(guó)內(nèi)許多鑄造企業(yè)紛紛采用靜壓造型技術(shù)提升制造水平和鑄件產(chǎn)能，在短時(shí)間內(nèi)有幾十條自動(dòng)線相繼投產(chǎn)，這些企業(yè)里有一大部分與我們一樣，是第一次接觸靜壓造型生產(chǎn)線設(shè)備，缺乏自己的使用經(jīng)驗(yàn)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，不可能提出太多有針對(duì)性的要求，在生產(chǎn)線廠房設(shè)計(jì)，布線流程，設(shè)備選型，配置等方面或多或少地留下了不足，給投產(chǎn)后的生產(chǎn)組織，設(shè)備維護(hù)、設(shè)備可靠性、開動(dòng)率等多方面造成了非常大的影響，有些企業(yè)出現(xiàn)了投產(chǎn)使用時(shí)不長(zhǎng)，又開始完善改造的情況，給企業(yè)的綜合效益帶來(lái)非常大的影響。應(yīng)該看到：自動(dòng)化造型線的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)工程，涵蓋了許多內(nèi)容，生產(chǎn)線的可靠性取決于組成生產(chǎn)線的每臺(tái)設(shè)備的可靠性。任何一臺(tái)設(shè)備的停機(jī)檢修都會(huì)造成全線停產(chǎn)。上線前進(jìn)行的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備工作非常重要，應(yīng)該予以高度重視。

［1］胡必超，焦振功，黃江斌，肖林.HWS靜壓造型線液壓系統(tǒng)分析［J］.鑄造設(shè)備研究，2004（2）：3-5.

［2］賈瑛.黏土砂鑄造造型線的選用與生產(chǎn)維護(hù)［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2010（1）:10-14.