氣囊夾具在離心鑄管制芯生產線中的應用

蘇柏林 張研 黃新高

摘要：

本文介紹了一種氣囊夾具在離心鑄管制芯生產線的應用，實現了砂芯的抓取、浸涂功能，取代了人工取芯、刷涂作業，效果良好。

關鍵詞：

氣囊夾具 ?離心鑄管 ?制芯 ?應用 ?效果

1、概述

鑄管承口內腔形狀和尺寸是靠承口砂芯形成的，由于離心鑄管承口用砂芯形狀的特殊性，鑄管離心澆注時承口砂芯的內腔與鐵水不接觸，制芯過程中砂芯內腔表面不刷涂料?，F有涂刷方式采用人工刷涂，工人勞動強度大、工作效率低，砂型涂刷出現涂料厚度不均、外表面不光滑現象，導致鑄管承口粘鐵、粘砂、不光滑缺陷，嚴重影響鑄管承口外觀質量;并且造成生產成本升高。為了解決上述問題 ，永通鑄管公司將刷涂改為浸涂方式，采用機器人+氣囊夾具替人工對鑄管砂芯涂刷，實現了砂芯浸涂時內腔不附著涂料，消除了人為操作造成的鑄管承口缺陷，提高了制芯效率，減輕了工人勞動強度，降低了生產成本。

2、鑄管承口砂芯涂料、夾具要求

1）鑄管承口砂芯形狀見圖1，鑄管承插口形式見圖2.

鑄管承口砂芯安裝在離心機的芯架裝置上，由芯架擺入鑄型承口位置，隨離心機的鑄型高速旋轉，鑄管離心澆注時，砂芯工作表面要承受高溫高壓鐵液的沖刷與侵蝕作用。鐵液可能透過涂層滲入砂芯，致使鑄管內表面出現粘砂、粘鐵缺陷。粘砂、粘鐵缺陷將破壞密封性能，增加精整打磨工作量，嚴重的將造成鑄管報廢。為了提高砂芯的耐火度，通常在砂芯的工作面涂刷一層0.3-0.4mm厚均勻的涂料。

2）砂芯夾具要求：

A.制芯機器人夾具能夠完成浸涂的整個動作，能夠滿足在大端面及小端面抓取砂芯，滿足機器人搬運砂芯的載荷要求。

B.砂芯在浸涂池浸涂時，夾具能夠保證砂芯涂料不進入砂芯內孔，夾具與水基涂料接觸后不影響后續工作。

C.夾具在清洗槽進行清洗，能夠保證在沖洗過程中粘附的砂芯涂料能夠快速沖洗掉，方便夾具進入下一循環動作。

3、氣囊夾具

氣囊夾具結構見圖4。

為了滿足生產要求，通過對制芯機器人的工作方式和運行軌跡進行分析，設計一種具有封堵功能的氣囊夾具，如圖所示，包括機器人連接夾具，充氣膠圈、支撐裝置，充氣接頭。

夾具的主體框架連接在機器人機械臂上，砂芯氣囊安裝在夾具上，氣囊的充氣接頭與壓縮空氣主管道連接，當需抓取砂芯時，砂芯氣囊隨著夾具運動至芯盒底部，氣囊充氣后保證支撐裝置與砂芯內孔底部緊密接觸。砂芯氣囊夾具如圖所示：

4、應用效果

制芯浸涂機器人的整個工作過程，夾具抓取砂芯后根據需要可以放置在旋轉檢查臺上進行檢查，鑄管用砂芯檢查重點為D3、D5、D6、密封圈情況及砂芯的完整性，在檢查工位砂芯的放置與芯盒中位置相反，夾具氣囊滿足機器人運動過程中不掉落及翻轉過程中不掉落。

砂芯在浸涂池浸涂時，氣囊能夠保證砂芯涂料不進入砂芯內孔，氣囊與砂芯涂料接觸后不反應或反應輕微，不影響氣囊的使用壽命。氣囊的有效載荷滿足支撐浸涂及浸涂后砂芯的搬運，也能夠避免強度過大造成撐破砂芯。

浸涂后的砂芯在工作臺旋轉放置后，經夾具重新夾取，放置在烘干爐進行烘烤。同一氣囊能夠滿足在大端面及小端面抓取砂芯，滿足機器人搬運砂芯的載荷要求。

夾具氣囊完成一個循環動作后在清洗槽進行清洗，清洗槽有自動噴水及吹干功能，用于對機器人的夾具進行清洗。氣囊的設計能夠保證在沖洗過程中粘附的砂芯涂料能夠快速沖洗掉，方便夾具進入下一循環動作。

5、結束語

根據制芯中心生產存在的問題，通過設計新型氣囊夾具，使用同一夾具氣囊能夠完成鑄管砂芯的抓取、檢查、快速浸涂、翻轉、放置的功能。使用同一夾具氣囊能夠完成鑄管砂芯大端面內孔及小端面內孔抓取砂芯的功能。小端面抓取砂芯后能夠阻止砂芯涂料進入砂芯內孔，避免砂芯浸涂涂料的浪費現象。大端面抓取砂芯后能夠使砂芯涂料從小端面向大端面運動，保證浸涂后的涂層均勻。通過夾具的設計，減少了整個浸涂過程中涂料的浪費，每個砂芯節約30%的涂料，按照年消耗150噸涂料計算，每年節約45噸涂料，45×4000/10000=18萬。

參考文獻

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