淺析AMF-Ⅲ07R造型線鑄件錯型影響因素

2015-06-05 11:04:16付積平袁文忠張偉宏楊網林

中國鑄造裝備與技術 2015年1期

付積平，袁文忠，王濤，張偉宏，楊網林，薛震

（常柴股份有限公司，江蘇常州 213002）

0 前言

隨著國內汽車工業的發展及出口鑄件量的增加，近年來對中小鑄件的需求量快速增長，水平分型脫箱造型線由于沒有大量砂箱及眾多的輔機，且具有工藝適應性強、出品率高、投資少等特點，作為一種生產中小鑄件的造型設備在我國得到廣泛的應用。

為了適應客戶市場需求，常柴股份有限公司鑄造廠于2008年引進了日本東久AMF-Ⅲ07R型造型機、PCF-80型澆注機以及由天津致恒亨特爾制造的配套輔線，并同時引進了愛立許DEV22混砂機，法迪爾克RFD450雙盤攪拌冷卻器，配置了獨立的砂處理系統，砂箱內尺寸為700×600×180/220/250（mm），設計能力為100型/h。主要用于生產缸蓋、排氣管、飛輪殼、法國GIMA支架、日本石川島芝浦傳動箱體等鑄件。

在砂型鑄造的生產過程中，鑄件錯型是鑄件主要缺陷之一，對鑄件質量具有較大影響，如在后續機加工時會產生黑皮、機加工干涉和撞刀，嚴重時直接導致鑄件報廢。

根據我廠廢品統計報表顯示，尤其自2012年11月開始，鑄件錯型情況較為嚴重，甚至有部分產品批量報廢，如石川島芝浦M560殼體鑄件錯型率高達13%,嚴重影響了產品的出品率以及鑄件質量，大大提高了制造成本。

針對此現象，公司組織了一批經驗豐富的工程技術人員成立QC攻關小組，以分析鑄件錯型的影響因素為課題，以降低錯型率、提高開動率為目標，從模具研發、模具制作、模具檢驗、上線造型、澆注，直至開箱取件完畢，著眼整個生產流程，關注每一個細節，力爭從源頭解決問題。

經本次攻關后，取得了顯著效果，如ZN390T缸蓋于2013年度共生產鑄件31 225只，錯型廢品僅3只，錯型率小于100×10-6。

1 AMF-Ⅲ07R水平分型脫箱造型線

圖1 AMF-Ⅲ07R水平分型脫箱造型線概況

1.1 AMF-Ⅲ07R自動造型機

AMF系列造型機是20世紀70年代日本東久株式會社為豐田體系企業而開發的全自動雙面模板脫箱射壓造型機，將垂直射砂和水平分型完美地結合在一起。目前已形成Ⅱ（H）型（單工位）、Ⅱ（H）S型（單工位下箱移出型）、Ⅲ型（兩個下箱，一個上箱，下芯不影響造型周期，下箱雙工位）、Ⅳ型（雙工位）四大系列，砂型尺寸從420 mm×300 mm到900 mm×700 mm的數十種機型[2]。

AMF-Ⅲ07R自動造型機系垂直造型、水平分型、雙面模板、射砂預緊實+模板反壓緊實工藝、脫箱自動造型機，具有起模、合模精度高（錯偏<0.3 mm），鑄型高度、壓實比壓可選擇，可延用的舊模板，模板更換便捷以及有故障顯示等特點，特別是組合射砂新技術的應用，改善了鑄型成型性能，能合理地填充型砂，鑄型質量得到很大提高。

AMF-Ⅲ07R自動造型機是容易下芯的下型工位造型機（下芯不影響生產率），鑄型尺寸700×600×180/220/250（mm），造型速度 100 型 /h，壓實表面壓力0.49～0.98 MPa，每個循環空氣消耗量1.7 m3，油壓裝置動力37 kW，每班型砂用量23～32 t。

1.2 致恒亨特爾配套輔線

天津致恒亨特爾制造的配套輔線其主要設備如下。

（1）砂型輸送系統標準單元

組成：標準段機架、導軌、砂型輸送臺車、套箱、壓鐵等；

作用：砂型通過造型機推至澆注冷卻輸送線上，取放套箱、壓鐵，鐵液澆注，鑄型冷卻直到鑄型轉移至二次冷卻前都在其上，其在整個系統中起到承上啟下的作用。

（2）兩端臺車轉運車

組成：轉運車底架、轉運小車、上下軌道、減速電機、齒輪、推進缸、緩沖缸；

作用：近端臺車轉運車將空的運模臺車從一次冷卻段轉移到澆注段；遠端臺車轉運車將帶著套箱、壓鐵澆注后的砂型從澆注段轉運到一次冷卻段。

（3）套箱、壓鐵移載裝置

組成：機架、機械手、升降車、升降油缸、機械手張開氣缸、導套、導柱、橫向轉移油缸、轉運車和套箱、壓鐵清掃機構等；

作用：此裝置是使剛上線的砂型由機械手夾放清理后的套箱和壓鐵，再由另一套機械手將一次冷卻完的砂型的套箱和壓鐵摘除，并移至清理工位進行套箱壓鐵清理，由加壓機構將剛套上的套箱加壓定位，機架起支撐作用。

（4）鑄型下線機構

組成：機架、下線推缸、導柱、導套、推頭、清掃電機、清掃滾刷等；

作用：此機構是將摘去套箱、壓鐵的砂型，推至二次冷卻皮帶機上進行無套箱壓鐵的冷卻，同時清掃小車臺面。

1.3 PCF-80自動澆注機

何為最佳澆注？我們認為最佳澆注是指人或者澆注設備能夠準確地將鐵液澆入澆口杯，并且在澆注過程中始終保持澆口杯液面充滿，直至澆注結束的澆注過程[3]。

中國鑄造界有句老話“三分造型，七分澆注”，可見澆注環節的重要性。澆注系統的優劣直接影響到鑄件的質量以及工藝出品率，然而澆注系統的設計好壞與澆注本身無關，但澆注本身卻可以通過保證滿杯澆注、減小澆冒口尺寸、降低澆口杯液面高度，從而提高工藝出品率，并有效避免冷隔、澆不足等缺陷。

基于以上原理，常柴股份有限公司選擇了PCF-80自動澆注機，澆包容量800 kg，21 s內澆注鐵液質量為40 kg,采用AC伺服驅動，傳感器計量控制，垂直澆注咀，流量門，造型線推進裝置處設置編碼器，從而實現高精度計量、穩定地控制澆注，與造型線同步澆注等功能。

1.4 砂處理系統

砂處理部分是砂型鑄造至關重要的環節之一，其所輸出的型砂性能的好壞對鑄件質量有較大影響，如起模過程中型腔損壞、夾砂、粘砂、氣孔及脹砂等缺陷均與型砂緊實率、濕壓強度、含水量、透氣性等性能緊密相關[4]。同時，為保證AMF造型線的生產穩定性及其鑄件質量，常柴股份有限公司為其配置了獨立的砂處理系統。

砂處理系統主要設備有愛立許DEV22混砂機（包含電子稱量斗、加水器、型砂性能檢測控制系統等）、法迪爾克RFD450雙盤攪拌冷卻器、八角破碎精細篩、振動輸送落砂機、鱗板輸送機、螺旋給料機、圓盤給料機、皮帶給料機、懸掛磁選機、斗式提升機、料斗、砂處理除塵設備等。

2 鑄件缺陷—錯型

圖2 鑄件錯型示意圖

鑄件分置于上砂型和下砂型的兩部分，在分型面處相互錯開，這種形狀差錯缺陷稱為錯型，如圖1.a、b所示。以錯型值大小來衡量錯型的嚴重程度，超過規定的限制錯型值，錯型缺陷會導致鑄件報廢，這種缺陷的特征是分型面以上的上半鑄件和分型面以下的下半鑄件，在分型面處都有錯型值。如果以正確的圖樣形狀為準，如圖1.b中所示，則無論是上半鑄件，還是下半鑄件，都是有盈（突出）和虧（殘缺）的錯型值。

當用定位銷使砂型同模板定位，用合型銷使上、下型對準時，由于定位系統磨損或配合公差定得不恰當等原因而使上、下型發生相對位移，導致鑄件錯型時，此時盈和虧的錯型值大致相等，如圖1.a所示。如果模樣在模底板上的緊固發生松動或分開木模樣上的定位木銷松動，舂緊型砂時上、下兩半木模樣已經錯位；或分開木模樣從舂緊后的砂型中起模時，左右敲打的力大小不同，甚至只是單邊敲打。

最后可能是合型后上、下型緊固之前，砂箱受碰撞導致上、下型錯位而使鑄件錯型，但盈和虧的錯型值可能不相等，見圖1.b，甚至兩半鑄件還可能有形狀的扭歪差錯[1]。

3 鑄件錯型原因分析及對策制訂

依據QC小組質量管理方式，我們從“人、機、料、法、環”五個方面進行分析，提出末端原因，并制訂了相應的對策。

3.1 “人”的因素

原因：不斷有新人入廠工作，及工作場所人員崗位流動，部分人員操作方式有誤；

對策：

（1）宣傳企業文化，加強員工思想道德建設，提升員工對企業的歸屬感及責任感；

（2）加強員工教育培訓工作，包括崗前培訓、技能提升和職稱晉升等；

（3）技術部門完善工藝文件制訂工作，并于現場增加工藝文件看板，張貼現場作業指導書，要求員工嚴格按照工藝要求作業；

（4）現場增設管理看板，落實崗位責任人；

（5）要求各班組做好人員管理工作，加強班組建設，營造良好的工作氛圍。

3.2 砂箱

原因：砂箱（圖3）定位銷磨損，砂箱在使用過程中內壁粘著或者砂箱發生翹曲變形等進而導致鑄型錯型；

圖3 砂箱定位銷磨損

對策：

（1）砂箱定位銷磨損是造成錯型最常見的原因，需進行定期檢查并及時更換失效的定位銷；

（2）定期檢查捅頭處面板（木制），如發現磨損及時更換，以利于清掃砂箱內壁以及防止碎砂通過澆口杯進入型腔；

（3）周期性檢查砂箱使用程度，如失效及時提出。

3.3 臺面小車

原因：臺面小車走輪磨損、兩端耐磨條磨損、限位裝置失效等（圖4）；

對策：

（1）定期檢查臺面小車走輪磨損情況，如失效及時更換，避免因小車晃動而致使在放置套箱壓鐵的過程中導致鑄型錯型；

（2）定期檢查臺面小車兩端耐磨條，如失效及時更換，避免因耐磨條磨損產生的累計誤差，導致在放置壓鐵、套箱處定位不正確；

圖4 臺面小車及鑄型上線

（3）定期檢查鑄型上線處限位裝置是否有效，如發現問題及時調整，避免因鑄型在臺面小車上停留位置不正確而引起的錯型。

3.4 傳遞平面及工作面

原因：傳遞平面或者工作面非水平或垂直；

對策：定期檢查，并跟蹤實際生產運行情況，發現問題及時調整。

3.5 推送裝置及轉運車

原因：推送裝置運行不到位，或者轉運車限位裝置失效，套箱壓鐵轉運車及推送油缸見圖5；

圖5 套箱壓鐵轉運車及推送油缸

對策：

（1）定期檢查轉運車限位裝置是否有效，如失效及時更換；

（2）每日觀察液壓油缸運行情況以及液壓系統壓力表讀數，如有異常及時查找原因并解決；

（3）定期檢查近端推送油缸前端尼龍推塊磨損情況，如失效及時更換；

3.6 接模機構

原因：原有接模機構（圖6）在接模面板下部僅有一對對角處有兩只氣缸推送，另外一對對角處缺乏支撐，且接模面板變形；

對策：

（1）定期檢查接模面板變形程度，如失效及時更換；

（2）在另外一對對角處增加導向機構，因其為雙層面板結構，故采用內導桿在外導桿內部滑動運行方式；

圖6 接模機構

3.7 套箱及壓鐵清掃裝置

原因：原有套箱壓鐵清掃機構是由齒輪、齒條、導軌、走輪、壓鐵清掃刷、套箱清掃滾刷和清掃氣缸組成。通過氣缸的推進、縮回控制清掃過程，齒輪、齒條起導向作用，走輪帶動滾刷向前轉動，此種方式因走輪易磨損，南北方向無定位，導致刮砂面不水平，進而導致壓鐵套箱清掃不凈。

圖7 技改后壓鐵套箱機構

對策：

（1）針對此種情況，我們自主設計技改方案（圖7），制作刮刀架，并于兩側放置導桿，使用直線滑動軸承在導桿處滑動，并制作連接板，使刮刀架與軸承座連接，進而實現整體聯動。此種方案妥善地解決了原有問題，同時降低了故障率，由原來的每周檢修一次，轉變為每6個月更換一次導桿，每3個月更換一次刮刀，有效地提高了設備開動率，降低了維修成本；

（2）定期檢查套箱內壁清掃機構，如失效及時更換。