機床鑄件車間V法造型生產線的應用

蘇見波，姜宗營，郭自強

（機械工業第六設計研究院有限公司，河南鄭州 450007）

隨著我國國民經濟的發展方式向調整優化結構、注重效益環保、提升產業層次政策的轉變，鑄造行業的轉型跨越發展也勢在必然，基于循環經濟模式的綠色、環保、節能型鑄造企業將是今后的發展方向。與此相適應，鑄造裝備將向著以自動化、數字化、智能化等為技術特征的綠色工業方向發展。

V法造型（亦稱負壓造型）是一種綠色鑄造工藝，具有以下特點：鑄件表面光潔、輪廓清晰、尺寸準確，減小了加工余量，節約成本[1]；舊砂處理簡單，回用率在95%以上，新砂加入量少，節能效果明顯；使用無粘結劑干砂，省去其它鑄造工藝中型砂的粘結劑、附加物或烘干工序，減少環境污染。

目前機床類鑄件普遍采用呋喃樹脂砂造型工藝，但該工藝存在成本高、有機粘結劑組分引起的氣味污染較嚴重等問題[2]。本文通過某鑄造公司新建V法鑄造車間項目，介紹了針對該公司產品特點選用的V法造型生產線及其相應鑄造車間的設計等內容。

1 項目概況

該項目新建V法鑄造車間主要生產機床盤體、床尾、配重等鑄件，設計年產量為20000t。其中盤體類鑄件22.5萬件，床尾類鑄件4.5萬件，配重類鑄件1.6萬件，車間生產性質為多品種大批量生產。與以往機床鑄件鑄造車間不同，本車間為該公司大型機床鑄件生產基地的一部分，產品數量巨大，這就使得單一鑄件大批量，專業、自動化的生產成為可能。V法鑄造車間則主要生產產品結構簡單，砂芯較少的這幾類機床鑄件。自動化V法生產線的應用極大的解決了企業鑄件生產自動化程度較低、工人成本較高、生產能力不足和作業環境較差的問題。

2 工藝說明

2.1 車間布局

該公司V法鑄造車間為多跨聯合廠房，工藝平面布置按生產工藝流程合理及物流線路最短的原則對熔化、生產線、砂處理、清理工序進行功能分區，車間跨內、跨間運輸分別采用起重機與電動平車、叉車完成，提高生產靈活性及設備利用率。車間使用的模型制作與維修由模型車間完成；鑄件粗加工任務由機加工車間負責，通過電動平車進行運送。具體布局詳見圖1。

2.2 工藝說明

2.2.1 生產線

V法造型采用組合造型圈式自動化生產線，設計年產盤體、床尾、配重等鑄件20000t，砂箱尺寸：2500mm×1500mm×500mm/450mm，最大單箱鑄件重1.1t，平均單箱鑄件重0.54t，生產能力為15整型/h，二班制生產。

造型線主要由上箱造型、下箱造型、下芯、澆注、冷卻和砂處理等工序組成。全線自動化運輸，澆注采用廠房澆注起重機，落砂后的鑄件由廠房起重機運至電動平車送往清理廠房。

2.2.2 熔煉

根據公司產品需求和當地實際能源情況，本次鐵液熔煉全部采用中頻感應電爐進行熔化、保溫和調整成份。

生鐵、廢鋼、回爐料的配料采用微機電磁配鐵秤定量，以控制配料的精度，稱量好后用加料小車加入中頻感應電爐內。為有效控制鋼液質量，設計選用一臺直讀光譜分析儀及其他必要的檢測設備。

2.2.3 清理

V法鑄件落砂后，裝框或裝槽，由電動平車運送到清理車間。除澆冒口、拋丸清理、焊補、打磨、精整、時效，劃線檢驗，涂刷底漆后用電動平車運至粗加工廠房。

圖1 車間生產線布置示意圖

圖2 V法鑄件主要生產工藝流程

2.2.4 制芯

制芯采用手工制芯與熱芯盒射芯機相結合的方式完成，其工藝流程如圖2所示。

3 V法造型線相關參數

3.1 V法造型線的組成

V法生產線主要由覆膜器、雨淋加砂裝置、升降震實臺、涂料烘干裝置、自動刮平覆背膜裝置、造型輥道機械手、起模翻箱下芯輥道、空箱回箱輥道、扣空箱機械手等設備組成。配套以液壓系統、氣動系統、真空系統、水控系統、除塵系統、電控系統和非標鋼結構系統組成完整的V法自動造型鑄造生產線。生產線分為造型、下芯、澆注、冷卻和砂處理等工序。

3.2 V法造型線工序說明

該造型線分為上箱及下箱兩個造型圈，每個造型圈設有十二個工位，十一個模型同時運行。十二個工位分別是：覆膜工位、噴涂工位、噴涂檢查工位、扣箱工位、烘干工位、模型轉運工位、烘干工位、烘干檢查工位、加砂振實及刮平覆背膜工位、模型檢查工位、起模工位、轉運工位。上下箱造型圈同時動作，十一副模型在線循環運行 (見圖3)。

其他工序：下箱造型完成后推送至下芯輥道，修型、補涂、下芯、檢查，移動至合箱工位；上箱完成并檢查、修型后，機械手翻轉90°放平，移動至合箱工位合箱，真空切換至轉運小車。轉運小車將合箱后的砂型送至澆注線、真空切換、保持；打箱卡、封箱、上箱表面覆石棉板保護背膜；澆注后按工藝規定時間解除真空，冷卻。冷卻好的砂箱由機械手放置到振動輸送式落砂機上，斷真空、機械手提起砂箱，送至回箱線；鑄件由起重機運送至電動平車處，舊砂通過落砂格柵返回，篩分、冷卻處理后回用。

3.3 V法造型線主要技術參數

設計造型生產率：15整箱／小時；托板小車節距：140毫米；

砂箱內尺寸：2500×1500×500/450毫米；有效澆注工位：48節；

下芯工位：8節；最短冷卻時間：416分鐘；

車間供氣壓力：≥0.45兆帕；車間供水壓力：≥0.18兆帕；

圖3 V法造型線工部流程圖

真空管道負壓：-0.045～-0.07兆帕；全線裝機功率：約1960千瓦；

全線自由空氣消耗量：2300立方米/小時；行車軌高：10.8米。

4 結束語

結合該機床鑄件大批量的生產性質，自動化V法造型線的選擇解決了該公司生產能力不足、日益增高的工人成本及樹脂砂工藝作業環境較差的問題，并獲得表面光潔、尺寸精度高的高品質鑄件，使企業獲得了良好的經濟效益。