DISA水平分型造型線錯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

（上海通用東岳動力總成有限公司鑄鍛技術與質量部，山東煙臺 264006）

上海通用東岳動力總成有限公司采用兩箱濕砂型鑄造的方式大批量生產缸體、曲軸、凸輪軸和軸承蓋等汽車零部件產品毛坯，分為缸體和小件兩條造型線，采用設備為DISA水平分型造型線，缸體造型線造型主機為BMD氣沖造型設備，小件造型線造型主機為BMD靜壓多觸頭造型設備，這兩條造型線生產效率高（缸體造型線理論節拍為115箱/h，小件造型線理論節拍為120箱/h），造型后鑄件精度高。但因為設計等諸多原因在實際生產過程中仍然存在一些批量質量問題，如鑄件錯箱產生廢品和造型時墊箱產生廢型，從今年2月份起公司錯箱和墊箱質量問題頻繁發生，錯箱量平均每月出現3～5次批量錯箱廢品，而從3月份開始墊箱問題一度成為造型線影響開動率的主要問題，最高時小件造型線廢型率高達20%，平均為7%左右，嚴重影響了產品的出品率和生產線開動率。

錯箱是指鑄件的一部分和另一部分在分型面處錯開的現象，對于兩箱造型來說，主要分為軸向錯箱、徑向錯箱和混合錯箱等幾種錯箱情況[1]，如圖1所示；錯箱的主要危害是在后續機加工時會產生黑皮、機加工干涉和撞刀，嚴重時會使鑄件尺寸不符合圖紙產生鑄件報廢。墊箱是指造型時砂箱高出砂箱表面過多造成廢型的質量問題，如圖2所示；廢型的主要危害是會嚴重影響生產線開動率，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，有時在合箱時會造成錯箱。總之錯箱和墊箱的危害都是比較大的，需要在生產過程中對原因分析并解決。

圖1 嚴重錯箱產生的廢品

圖2 嚴重墊箱產生的廢型

1 兩箱濕砂型鑄造工藝流程圖及設備原理

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為聚甲醛[2]。耐磨條主要有3個用途：1）造型時彈性緩沖；2）造型時排氣作用；3）促進砂型與砂型間接觸，防止產生披縫廢品。

1.2 設備原理及說明

圖8 為DISA多觸頭靜壓造型線，圖9為多觸頭造型主機設備，圖10為多觸頭造型主機結構原理簡圖，型板和托框之間，型板和砂箱之間，砂箱和設備之間形成了三級配合，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，托框和設備平臺有配合銷套2副，托框和設備平臺有定位塊4個，造型時配合銷套和關鍵尺寸等各有10多處之多，加上托框本身質量較大（0.5 t/個），測量和排查影響錯箱墊箱關鍵尺寸因素非常困難。從圖10可以直觀地看出，砂箱、托框和設備之間就像串在一根虛擬的中心桿上的一串盒子，因為定位銷套數量不足和設備在設計時無中心定位，很容易就會造成鑄件的錯箱；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形成墊箱。

圖8 DISA多觸頭靜壓造型線

圖9 多觸頭造型主機設備

圖10 多觸頭造型主機結構原理簡圖

2 錯箱原因及措施

在分析過程中我們對產生錯箱和墊箱的托框和銷套關鍵配合尺寸進行了測量，并對錯箱的影響因素進行了分析，如圖11所示.

從魚骨圖分析中我們得出造成錯箱的主要原因有幾點：①托框上銷孔間距離不等，4個銷孔直線度超差；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加強磨損銷套檢查頻次，對失效銷套及時更換。

3 墊箱原因及措施

在分析過程中我們對產生墊箱的托框和銷套關鍵配合尺寸進行了測量，并對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：設備定位設計不合理[5]（設備與砂箱間定位間隙過大，設備無中心定位），造型主機101平臺未轉到位即上升；銷套結構不合理，配合間隙過小，銷套松動脫落。解決措施：調整設備定位和101轉臺定位；改進銷套結構，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

根據上述原因分析我們對其中設備、托框和銷套等進行了修整和結構改良，效果十分明顯，圖13為4個型板托框問題解決前后的錯箱量情況，因為銷套之間有配合公差和間隙，對于三級配合和配合銷套很多的造型線來說錯箱是不可避免的，客戶對我公司的鑄件錯箱量要求標準為:曲軸鑄件錯箱量≤0.75 mm，凸輪軸鑄件錯箱量≤0.50 mm.從圖13中可以看出各托框改進后效果明顯，鑄件錯箱量尺寸被進一步收嚴。

從今年4月份開始我們陸續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箱情況的幾個關鍵因素。

圖11 鑄件錯箱魚骨圖分析

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）設備定位設計，造型主機101平臺轉到位后上升；銷套結構合理，配合間隙恰當，銷套松動是否固定牢固是目前決定鑄造墊箱廢型情況的幾個關鍵因素。

［1］吳光峰.鑄造工藝工裝設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，1989.

［2］梅爾·庫茲.材料選用手冊［M］.北京：化學工業出版社，2005.

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

［4］蒙秋紅，鄧穎章，張麗.裝載機銷軸斷裂分析［J］.失效分析與預防，2009，4（3）：156-160.

［5］李文成.機械裝備失效分析［M］.北京：冶金工業出版社，2008.

［6］杜文靖，王國強，崔國華，等.液壓挖掘機工作裝置鉸點軸和軸套間隙計算模型［J］.農業機械學報，2007（8）：8-40.

［7］向鋒，常連洲，李志青，等.銷軸與軸套的最佳配合［J］.工程機械與維修，2008（7）：139.