一種熔模精密鑄件免振殼拋丸機(jī)的研究

張錦德

（青島濱海金成鑄造機(jī)械有限公司，山東青島 266400）

1 前景和現(xiàn)狀

熔模鑄造用途廣泛，它的產(chǎn)品精密、復(fù)雜、接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，故熔模鑄造是一種近凈成形的先進(jìn)工藝。原來熔模鑄件的拋丸處理工藝：振動(dòng)脫殼、鑄件與澆棒切割分離、粗拋丸清理、打磨、精拋丸清理?，F(xiàn)免振殼拋丸機(jī)拋丸處理工藝為：帶殼及澆棒系統(tǒng)的鑄件直接進(jìn)入拋丸機(jī)進(jìn)行粗拋，拋丸過程中殼體散落根據(jù)顆粒大小自動(dòng)進(jìn)到各自儲(chǔ)料倉，粗拋后再將鑄件與澆棒切割分離。這樣將粗拋的三道工序合為一道，且都在封閉的空間內(nèi)進(jìn)行，改善了車間工作環(huán)境，節(jié)約了人力，提高了生產(chǎn)效率。全套設(shè)備的操作可實(shí)現(xiàn)PLC 可編程自動(dòng)控制。

2 工藝要求

雙吊鉤式免振殼拋丸機(jī)是一種用于清理精密熔模鑄件表面殼體的設(shè)備，跟一般的拋丸機(jī)不同點(diǎn)就是鑄件表面帶有一層較厚的外殼，要求拋丸器的沖擊力一定要大，所以我們采用了強(qiáng)力拋丸器，同時(shí)拋丸電機(jī)配有變頻器，拋丸葉片采用鍛打機(jī)加工耐磨合金葉片，其拋射速度可達(dá)82m/s，可以快速的將殼體打穿擊落，同時(shí)又不至于碎成粉末。底部采用振動(dòng)篩分輸送機(jī)將塊狀殼體送出。頂部采用磁選+滾筒篩分+三級(jí)風(fēng)選+變螺距結(jié)構(gòu)的分離器對熔模材料、丸砂混合物加以徹底分離，確保進(jìn)入丸料倉的彈丸合格，從而保證工件的拋丸效果。鑄件放置在吊掛工裝上進(jìn)入拋丸清理室，大門關(guān)閉，工件邊旋轉(zhuǎn)邊進(jìn)行拋丸清理，為保證拋丸效果，自轉(zhuǎn)具有正反裝功能，拋丸產(chǎn)生的粉塵被除塵器及時(shí)吸走，工作時(shí)拋丸清理室一直處于負(fù)壓狀態(tài)，保證粉塵不會(huì)外溢。

3 設(shè)備主要組成

該拋丸機(jī)主要有拋丸清理室、氣控大門、拋丸器總成、頂部行走密封槽、工件輸送裝置、底部振動(dòng)篩分輸送機(jī)、旋轉(zhuǎn)裝置、斗式提升機(jī)、滾筒篩分磁風(fēng)選分離器、殼體顆粒儲(chǔ)料倉、除塵系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成（見圖1）。

圖1 免振殼拋丸機(jī)設(shè)備總圖

4 設(shè)備主要部件特點(diǎn)

4.1 拋丸器總成

采用4 臺(tái)15kW 高效皮帶懸臂離心式強(qiáng)力拋丸器QBH037，采用三維仿真菱形布置方式，能顯著地提高清理效率、獲得滿意的清理質(zhì)量。該拋丸器的特殊密封防護(hù)更為嚴(yán)密耐用（見圖2），拋射速度82m/s，拋丸器轉(zhuǎn)速3000r/mim，拋丸器電機(jī)配備變頻器，軸承采用SKF 高速軸承，葉片采用鍛打機(jī)加工耐磨合金葉片。

圖2 QBH037 拋丸器內(nèi)部防護(hù)結(jié)構(gòu)圖

4.2 拋丸清理室

拋丸清理室內(nèi)部采用軋制Mn13 防護(hù)板，護(hù)板采用專用焊條鉚焊固定，杜絕了傳統(tǒng)的大螺母脫落帶來的一切損害，室體拐角處均采用整體45°角軋制Mn13 防護(hù)板防護(hù)，底部料斗上方采用馬鞍形軋制Mn13 防護(hù)板防護(hù)。該護(hù)板布置方式更有效的提高了室體防護(hù)的效果，其使用壽命大大提高，且外形美觀、易于更換，局部損壞時(shí)，只需用專用焊條補(bǔ)焊一塊防護(hù)板即可，方便實(shí)用快捷。壽命高達(dá)12000h 以上。

4.3 振動(dòng)篩分輸送機(jī)

由于工件帶有熔模外殼、澆鑄系統(tǒng)，底部采用振動(dòng)篩分輸送機(jī)進(jìn)行粗過濾，將外殼、鐵渣、飛邊及大塊雜質(zhì)進(jìn)行粗過濾后再進(jìn)入提升機(jī)。振動(dòng)輸送器由篩體、橡膠彈簧、振動(dòng)電機(jī)等組成。

振動(dòng)輸送器用于將拋丸落下的殼體、丸砂混合物從收丸斗輸送到提升機(jī)下部進(jìn)料口。本機(jī)采用慣性直線振動(dòng)篩，選用復(fù)合彈簧振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在輸送的過程中可以把較大的雜物分離出來。本機(jī)篩面采用耐磨鋼板沖孔制成經(jīng)久耐用。本部件采用2 臺(tái)振動(dòng)電機(jī)為激振源，激振力的大小由調(diào)節(jié)振動(dòng)電機(jī)軸上的偏心塊實(shí)現(xiàn)，篩體為鋼板結(jié)構(gòu)，分上下兩層，丸砂混合物經(jīng)上層篩網(wǎng)進(jìn)行篩分后，大塊物料流入廢料桶，篩下物由下層水平輸送至提升機(jī)。

4.4 滾筒篩分磁風(fēng)選分離器

由于丸料混合物中含有較多的熔模殼體材料及澆鑄系統(tǒng)破損物，所以分離系統(tǒng)采用變螺距滾筒篩分加磁風(fēng)選分離器（見圖3）。磁選采用永磁滾筒，其主要特點(diǎn)有：（1）高性能的復(fù)合磁系確保磁場的分布曲線和磁場作用深度；（2）高強(qiáng)度和高可靠性的機(jī)械結(jié)構(gòu)，保證了磁滾筒在各種惡劣環(huán)境下正常工作；（3）磁偏角調(diào)整裝置靈活可靠，實(shí)現(xiàn)了磁系在滾筒的周向位置任意調(diào)節(jié)以利于工件分選；（4）適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。風(fēng)選采用先進(jìn)的三級(jí)滿幕簾流幕式重錘自動(dòng)調(diào)整型丸渣分離器是由公司引進(jìn)瑞士+GF+DISA 技術(shù)優(yōu)化后生產(chǎn)的。具體分為一級(jí)大件初選，二級(jí)風(fēng)選，三級(jí)網(wǎng)格篩選。它由滾筒篩和風(fēng)選系統(tǒng)兩大部分組成。在分離器的前段砂容量大的部位我們采用流丸孔較稀布置的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，在分離器的后段砂容量少的部位流丸孔采用較密布置這樣能夠形成均勻的流幕，大塊料被篩出經(jīng)內(nèi)螺旋輸送出，送至廢料箱。如此便能分離出較大異物，有利于設(shè)備安全運(yùn)行和提高清理效果。

圖3 分離器結(jié)構(gòu)示意圖

4.5 殼體顆粒儲(chǔ)料倉

根據(jù)熔模材料顆粒大小的不同，經(jīng)磁選分離后的顆粒進(jìn)入旋振篩分機(jī)，篩分機(jī)內(nèi)分多層目數(shù)不同的篩網(wǎng)，顆粒根據(jù)需求的不同設(shè)置有四個(gè)儲(chǔ)料倉，經(jīng)篩分后進(jìn)入儲(chǔ)料倉回收利用。

4.6 除塵系統(tǒng)

為確保大氣環(huán)境，進(jìn)一步降低粉塵排放濃度，本除塵系統(tǒng)采用沉降室+多管旋風(fēng)除塵器（見圖4）+脈沖布袋除塵三級(jí)除塵方式。尤其多管旋風(fēng)除塵器對精密鑄造工件的粉塵處理有獨(dú)特的效果。除塵機(jī)理是使含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，借助于離心力降塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。其進(jìn)入方式，可分為徑向進(jìn)入式和軸向進(jìn)入式兩類。在相同壓力損失下，后者能處理的氣體約為前者的3 倍，且氣流分布均勻，作用于粒子上的離心力最大可達(dá)其重力的2500 倍，所以多管旋風(fēng)除塵器的粗過濾效率顯著高于其他旋風(fēng)除塵器。對去除0.3μm 以上的粒子具有80%～85%的除塵效率，從而更好的減輕后續(xù)脈沖布袋除塵器的工作，大大延長了布袋的使用壽命。

圖4 多管旋風(fēng)除塵器示意圖

除塵系統(tǒng)第三級(jí)由BHMC 系列脈沖布袋式除塵器、離心式風(fēng)機(jī)、除塵器電機(jī)、管道和排塵煙囪組成。

本設(shè)備通過高壓離心風(fēng)機(jī)抽風(fēng)使室體內(nèi)形成一定負(fù)壓，使工作時(shí)產(chǎn)生的粉塵不向室體外飄溢，排放后的粉塵濃度不高于10mg/m3，從而使設(shè)備周圍的粉塵濃度低于5mg/m3。符合國家環(huán)保局規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.7 電氣控制系統(tǒng)

本機(jī)采用可編程控制器（PLC）控制，觸摸屏操作界面，整套系統(tǒng)可自動(dòng)操作，設(shè)備各部件按預(yù)先編好的程序進(jìn)行順序運(yùn)行；也可手動(dòng)控制，便于調(diào)試、檢修人員對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整：此時(shí)操作人員可按順序依次啟動(dòng)各功能部件，也可不按順序?qū)蝹€(gè)功能部件（如提升機(jī)）進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，以測試各相關(guān)部件的性能、運(yùn)行情況等。本機(jī)的電氣系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）大門與拋丸器互鎖，大門打開，拋丸器不能工作。

（2）設(shè)有彈丸循環(huán)系統(tǒng)故障報(bào)警功能，并且該系統(tǒng)之任一部件出現(xiàn)故障，其上面的部件自動(dòng)停止運(yùn)行，以防彈丸卡死并燒毀動(dòng)力裝置。

（3）全機(jī)自動(dòng)工作時(shí)，機(jī)器可以根據(jù)不同的工件，可以調(diào)整工件清理的時(shí)間，達(dá)到最佳的清理效果。

（4）全機(jī)設(shè)有急停按鈕，按下急停按鈕可以實(shí)現(xiàn)全機(jī)停車，避免事故的發(fā)生或擴(kuò)大。