渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)靜盤重力鑄造工藝、裝備創(chuàng)新研究

武鵬飛，吳培榮

(馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司，安徽 馬鞍山 243121)

渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)靜盤重力鑄造工藝、裝備創(chuàng)新研究

武鵬飛，吳培榮

(馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司，安徽 馬鞍山 243121)

基于重力鑄造鋁合金汽車空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)靜盤的工藝落后、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)成本高等問(wèn)題，文章針對(duì)上述問(wèn)題和影響生產(chǎn)成本虧損的原因進(jìn)行分析探究，提出將鑄造過(guò)程中的人工開(kāi)模、合模改造成機(jī)械自動(dòng)開(kāi)模、自動(dòng)合模，同時(shí)將模具工藝由一模出一件修改成一模出四件，并且共用一套液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)一套動(dòng)盤和一套靜盤模具的技改方案，以期有效提高機(jī)械化水平、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低人工成本、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約原材料。

汽車空調(diào)壓縮機(jī)；動(dòng)、靜盤；重力鑄造工藝；自動(dòng)化控制；創(chuàng)新研發(fā)

渦旋式空調(diào)壓縮機(jī)零部件——?jiǎng)印㈧o盤生產(chǎn)線項(xiàng)目,因生產(chǎn)工藝、裝備較為落后，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。文章將介紹汽車空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)、靜盤重力鑄造工藝、裝備的創(chuàng)新研發(fā)：由原來(lái)傳統(tǒng)的手工、單工位操作，通過(guò)技改后，可實(shí)現(xiàn)多工位、半機(jī)械化、半自動(dòng)化操作，達(dá)到提高工藝裝備水平和機(jī)械化、自動(dòng)化水平，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力資源，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本之目的。

1 提高鑄造鋁合金汽車空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)靜盤生產(chǎn)效率

1.1 影響因素

通過(guò)對(duì)影響鑄造鋁合金汽車空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)靜盤生產(chǎn)效率的影響進(jìn)行分析可知，其主要影響因素為：

（1）現(xiàn)有的鑄造鋁合金動(dòng)、靜盤生產(chǎn)線，工藝落后，采用原始的手工操作，效率低下，勞動(dòng)力成本高，要想降低生產(chǎn)成本，必須轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，由勞動(dòng)密集型向機(jī)械化、自動(dòng)化模式轉(zhuǎn)變，從高成本“人海戰(zhàn)術(shù)”向科技加智能型戰(zhàn)略過(guò)渡。

（2）機(jī)械設(shè)備原因：目前，鑄造生產(chǎn)線所用的設(shè)備是焊接件工作臺(tái)，每個(gè)工作臺(tái)上放置2個(gè)澆注模，澆注、結(jié)晶后手工開(kāi)模，并旋轉(zhuǎn)螺桿頂出鑄件，最后手工取出產(chǎn)品。只有通過(guò)技術(shù)改造，淘汰落后、陳舊的機(jī)械設(shè)備，提高技術(shù)裝備水平，走創(chuàng)新增效之路，提高生產(chǎn)效率。

1.2 鑄造生產(chǎn)線技改方案

在汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤的鑄造工廠內(nèi)，傳統(tǒng)澆注裝置為手工合模、手工開(kāi)模，且一套傳統(tǒng)澆注裝置上的模具內(nèi)只有一個(gè)模腔即一模一腔。總之，現(xiàn)有澆注裝置自動(dòng)化程度低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、一次成型只能鑄造一個(gè)鑄件、原材料浪費(fèi)明顯、生產(chǎn)效率低。因此，急需改造傳統(tǒng)的鑄造生產(chǎn)線，將生產(chǎn)線向機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化方向轉(zhuǎn)化。

（1）汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤的自動(dòng)化澆注裝置。為了解決傳統(tǒng)人工合模、開(kāi)模的技術(shù)問(wèn)題，馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司發(fā)明了一種汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤的自動(dòng)化澆注裝置，如圖1所示，該方案利用液壓推桿替代手工合模、手工開(kāi)模，從而使?jié)沧⑦^(guò)程自動(dòng)化程度更高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度更小、生產(chǎn)效率更高。

圖1 汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤的自動(dòng)化澆注裝置圖

（2）鋁合金動(dòng)、靜盤一模四腔成品鑄件。傳統(tǒng)鑄造工藝普遍采用一模一腔即一個(gè)模具生產(chǎn)一個(gè)動(dòng)盤或者靜盤，因此為了提高生產(chǎn)效率馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司研發(fā)了鋁合金動(dòng)、靜盤一模四腔鑄造工藝，但由于一模四腔成品鑄件重量較大為4.5～5.5kg，這樣給人工取件增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)效率。故此為了降低勞動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，在研制基礎(chǔ)上又增加了成品鑄件輔助取件裝置如圖2所示，鋁合金動(dòng)、靜盤一模四腔成品鑄件輔助取件裝置，包括滑動(dòng)部分、旋轉(zhuǎn)部分和取件部分。主要工作原理：滑動(dòng)部分將取件部分移動(dòng)到一模四腔成品鑄件對(duì)應(yīng)位置，之后由驅(qū)動(dòng)裝置頂起成品鑄件再滑出模具，通過(guò)旋轉(zhuǎn)部分將取出的成品鑄件旋轉(zhuǎn)帶到預(yù)定工位即完成整個(gè)取件工作，從而有效了解決了人工取件勞動(dòng)強(qiáng)度大的技術(shù)難點(diǎn)，提高了生產(chǎn)效率。

圖2 鋁合金動(dòng)、靜盤一模四腔成品鑄件輔助取件裝置的立體示意圖

2 重力澆鑄過(guò)程中的問(wèn)題及改進(jìn)措施

（1）沒(méi)有設(shè)置警示、警報(bào)裝置。在一模四腔的試用過(guò)程中，由于模具沒(méi)有溫度檢測(cè)和警示功能：即當(dāng)一模四腔的模具溫度低于320℃就澆注的話，模具溫度過(guò)低，鋁水冷卻速度過(guò)快，結(jié)晶速度快，鋁水流動(dòng)性差，從而影響補(bǔ)縮效果，進(jìn)而出現(xiàn)縮孔、裂紋和冷隔缺陷；當(dāng)模具溫度高于340℃就澆注的話，模具溫度過(guò)高，鋁水冷卻速度過(guò)慢，結(jié)晶速度慢，從而鑄件冷卻速度慢，進(jìn)而嚴(yán)重影響工作效率，并存在燙傷、砸傷等安全隱患。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司研制了帶有溫度檢測(cè)盒警示功能的空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)、靜盤澆鑄裝置，在機(jī)架上的活動(dòng)平臺(tái)上方固定有下模，下模兩側(cè)各設(shè)置第一溫度計(jì)，在上平臺(tái)下方固定有上模，上模兩側(cè)設(shè)有第二溫度計(jì)，上平臺(tái)側(cè)邊固定有警報(bào)器、溫度值顯示單元和顏色顯示單元，其中溫度顯示單元顯示第一溫度計(jì)和第二溫度計(jì)所測(cè)得的溫度值，顏色顯示單元依據(jù)第一溫度計(jì)和第二溫度計(jì)兩者中最低值落入的設(shè)定范圍而呈現(xiàn)不同顏色。當(dāng)溫度值小于320℃時(shí)顯示為紅色、當(dāng)溫度值為320～340℃時(shí)顯示為綠色、當(dāng)溫度值大于340℃時(shí)顯示為紅色。當(dāng)單元顯示為紅色時(shí)可啟動(dòng)報(bào)警器進(jìn)而提醒作業(yè)人員注意安全，減少成品鑄件缺陷。

（2）靜盤澆注用上模無(wú)預(yù)留螺紋孔。普通靜盤澆注用上模底部沒(méi)有根據(jù)成品靜盤螺紋孔位置設(shè)置預(yù)留螺紋孔部件，在后續(xù)加工過(guò)程中要重新找基準(zhǔn)在進(jìn)行機(jī)加工螺紋孔。這樣增加了重新找基準(zhǔn)的工作。實(shí)用新型渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)普通靜盤澆注用上模底部增加了根據(jù)成品靜盤螺紋孔位置設(shè)置的預(yù)留螺紋孔部件，后續(xù)機(jī)加工不需要重新找基準(zhǔn)，解決了渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)普通靜盤澆注用上模底部沒(méi)有根據(jù)成品靜盤螺紋孔位置設(shè)置預(yù)留螺紋孔部件、后續(xù)機(jī)加工需要重新找基準(zhǔn)的問(wèn)題。

（3）加熱棒加熱不均勻，鑄件結(jié)晶速度和模具冷卻速度較慢。為鑄造澆注裝置提供輔助加熱有兩種類型，一種是傳統(tǒng)的以火烤的形式、另一種是以加熱棒作為加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，但是普通加熱棒一般為直筒形，這樣不僅加熱不夠均勻且熱量容易浪費(fèi)；為鑄造澆注裝置提供冷卻的方式大多為空冷，這樣鑄件結(jié)晶速度和模具冷卻速度較慢。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種用于汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤澆注的模具，主要包括模具本體、限位件、模腔、澆口、澆道，它還包括模具本體兩側(cè)的槽、堵套、加熱棒和循環(huán)冷卻管，堵套和槽之間有空隙容納加熱棒和循環(huán)冷卻管，循環(huán)冷卻管內(nèi)流動(dòng)有循環(huán)冷卻介質(zhì)，所述加熱棒和循環(huán)冷卻管均為包裹住模腔的對(duì)稱設(shè)置。該方案中加熱棒和循環(huán)冷卻管為包裹住模腔的對(duì)稱設(shè)置，加熱更加均勻且減少熱量浪費(fèi)、鑄件結(jié)晶速度和模具冷卻速度更快。

3 改進(jìn)后鑄造生產(chǎn)線工藝流程

在重力澆注過(guò)程中有較多因素影響自動(dòng)程序的運(yùn)行，自動(dòng)程序設(shè)置為兩段，在自動(dòng)程序運(yùn)行前，需將模具打開(kāi)并清理干凈，此為程序運(yùn)行的原始狀態(tài)，此時(shí)按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕，模具自動(dòng)合模，合模同時(shí)模具頂出桿自動(dòng)復(fù)位，并停止在合模狀態(tài)，開(kāi)始人工澆注。澆注完成后，由操作人員踩下設(shè)置在設(shè)備旁邊的腳踏開(kāi)關(guān)啟動(dòng)固化計(jì)時(shí)時(shí)間繼電器。待設(shè)定的計(jì)時(shí)時(shí)間結(jié)束時(shí)，設(shè)備自動(dòng)開(kāi)模、并通過(guò)設(shè)置在動(dòng)模背面的頂出桿將鑄件頂出。鑄件由人工取出并人工清理模具。清理完成后按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕，進(jìn)入下一循環(huán)。單循環(huán)流程如下：自動(dòng)啟動(dòng)→合模（頂桿自動(dòng)復(fù)位）→人工澆注→踩下腳踏開(kāi)關(guān)→固化計(jì)時(shí)→開(kāi)模（自動(dòng)頂出鑄件）→人工取出鑄件并清理模具。

由于固化時(shí)間較長(zhǎng)，在一人同時(shí)操作多臺(tái)設(shè)備時(shí)，可錯(cuò)開(kāi)時(shí)間操作，達(dá)到錯(cuò)時(shí)開(kāi)模取件。即第一臺(tái)澆注機(jī)澆注完成、固化計(jì)時(shí)開(kāi)始后可繼續(xù)操作第二臺(tái)澆注機(jī)、第三臺(tái)澆注機(jī)，在第一臺(tái)澆注機(jī)的固化計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)完成余下幾臺(tái)澆注機(jī)的操作，待第一臺(tái)澆注機(jī)完成開(kāi)模并頂出鑄件后，回到第一臺(tái)澆注機(jī)進(jìn)行操作，提高生產(chǎn)效率。

4 產(chǎn)能計(jì)算分析

（1）產(chǎn)能計(jì)算。按照單臺(tái)澆注計(jì)算每模按照4件、每小時(shí)循環(huán)次數(shù)按照20次、每天工作時(shí)間按照8h，一臺(tái)澆注機(jī)一個(gè)班的生產(chǎn)產(chǎn)能為4×20×8=640只；如一天生產(chǎn)兩個(gè)班，則一臺(tái)澆注機(jī)一天的產(chǎn)能為4×20×16=1280只；如一天生產(chǎn)三個(gè)班，則一臺(tái)澆注機(jī)一天的產(chǎn)能為4×20× 24=1920只；根據(jù)每天生產(chǎn)三個(gè)班的產(chǎn)能計(jì)算，每月工作30天，一年一臺(tái)澆注機(jī)的產(chǎn)量是：1920×30×12=691200只。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)際產(chǎn)能按照95%來(lái)計(jì)算。實(shí)際生產(chǎn)量可達(dá)到656640只，按照65.6萬(wàn)只來(lái)計(jì)算。如滿足年產(chǎn)量580萬(wàn)只動(dòng)盤、580萬(wàn)只靜盤的產(chǎn)能，則需要18臺(tái)設(shè)備與18套模具。

（2）投資預(yù)算。設(shè)備價(jià)格約為5.60萬(wàn)元/臺(tái)×18臺(tái)= 100.80萬(wàn)元；模具價(jià)格約為2.60萬(wàn)元/副×18副=46.80萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)汽車空調(diào)壓縮機(jī)動(dòng)、靜盤重力鑄造工藝、裝備的創(chuàng)新研發(fā)，將傳統(tǒng)的手工、單工位操作轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械化、自動(dòng)化、多工位操作，極大地提高了生產(chǎn)效率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。雖然新型鑄造工藝有效降低了生產(chǎn)成本提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，但是在實(shí)踐過(guò)程中仍存在著很多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)對(duì)新型鑄造工藝裝備進(jìn)行升級(jí)、改造后，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量，保證了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性,為企業(yè)今后的可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

Research on Gravity Casting Process and Equipment Innovation of Dynam ic and Static Plate in Air-conditioning Com pressor of Vortex Type Autom obile Noise Plate

WU Peng-fei，WU Pei-rong
（Maanshan OTT Better Mechanical and Electrical co.，LTD.，Maanshan，Anhui 243121，China）

Due to backward technology，low efficiency，high labor intensity and labor cost in dynamic and static plate of aluminum alloy automotive air conditioning compressor casting by gravity，thisarticle givesan analysis to the above-mentioned problemsand causesof theproduction cost loss，and proposesa seriesof technical reform plans in order to effectively improve the levelofmechanization，reduce the labor intensity ofworkersand labor cost,improve production efficiency，save rawmaterials.

automobile air conditioning compressor；dynamic and static plate；gravity casting process；automation control；innovative research and development

TB652

A

2095-980X(2016)08-0031-03

2016-07-19

武鵬飛（1962-），男，安徽馬鞍山人，工程師，碩士研究生，職業(yè)經(jīng)理人，主要研究方向：汽車空調(diào)壓縮機(jī)及其關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)、工藝技術(shù)、機(jī)械設(shè)備、模具以及相關(guān)課題的研究。