傳統Z148 造型線改造升級

蘭少寬，渠廣偉，王俊亮

（天津市昆塔科技有限公司，天津 300270）

本文介紹了將傳統的Z148 造型線改造成為自動化造型線的過程，供同行參考，圖1 所示為改造后造型線的平面布置圖。

圖1 改造后造型線平面布置圖

傳統的Z148 造型線，既解決了手工脫箱和無箱自動線只能生產20 kg 左右以下的小件問題，也解決了大型有箱自動線可以生產80 kg 左右大件的問題，并且最關鍵的是投入少，只有普通靜壓造型線投入資金的1/3～1/10，既可實現基本的生產條件，同時還非常適合多品種少批量的生產模式。所以Z148 造型線的生產模式，有著非常優越的生存空間。但是，傳統的Z148 造型線，在高效率、高質量生產要求下表現出了一些問題：1）不容易實現模具的快換；2）鑄型上線無法定位放置；3）不能實現自動澆注；4）大件毛坯不方便轉運拋丸等問題。通過不斷的實踐積累，將傳統的Z148 造型機進行了改造，形成了Z148F1 造型機，同時將傳統Z148 造型線改造成了高效率的自動化Z148F1 造型線。

1 造型工序的改造升級

1.1 造型機潤滑系統改造

舊式的Z148 造型機潤滑系統是在震擊缸前上側按有油嘴，采用手工油槍注油，如圖2 所示，如果后期裝有防砂或灰塵進入壓實缸的布簾，維修保養時，還要首先拆除布簾，操作非常不便。

圖2 傳統造型機注油潤滑

改造后的Z148F1 造型機配備了設備的自動潤滑系統，徹底改變由操作者或保全工定時手工加油的做法，如圖3 所示。

圖3 新型注油方式

1.2 造型機壓頭回轉、起模方式改造

舊式的造型機采用的是手工人力，將壓實頭轉來轉去；起模采用氣壓油推動頂桿機構的方式，容易出現4 支頂桿不能同步上升的問題。

通過改造，將回轉壓頭和起模機構均選用氣壓油形式，分成3 個不同的小油箱，同時改造了起模頂桿機構形式，并安裝了防砂保護罩。實現了壓頭氣動回轉、氣壓油增壓壓實等功能，操作方便簡捷，無多余動作。圖4 和圖5 分別為傳統和新型起模方式。

圖4 傳統起模方式

圖5 新型起模系統結構

1.3 模具型板與設備連接形式改造

傳統Z148 造型機模具型板與設備連接形式基本是采用型板與設備的固定螺栓孔直接用螺栓擰緊固定的方式，如圖6 所示。現在采用增加過渡板的形式，用螺栓通過過渡板孔與設備的盲孔緊固，防止多次反復更換模具時螺栓孔損壞；過渡板上再與模具型板用螺栓螺母連接緊固，如圖7 所示。

圖6 改進前型板形式

圖7 改進后型板形式

1.4 模具改造

通常Z148 造型機采用的是單面型板，模仁直接布置在型板上，如圖8 所示。這種形式比較浪費材料，模具更換需找正調平，非常浪費工時，容易產生產品質量問題；現在將模具型板分兩種情況：產品型板帶有凹凸形狀的，即為前述連接緊固方式；相對分型為平面的，我采用更為方便快換的簡單型板模式：即將型板制成帶有凹面的固定模塊型板，產品模樣與簡單型板一起做成可快速更換的形式，方便多品種少批量的更換，同時省去了模具調整時間，真正實現快換，更換時間從12 min 減少至5 min，如圖9 所示。

圖8 帶凹凸形式的型板

圖9 方便快換的簡板

2 鑄型轉運工序改造

2.1 砂箱的改造

舊式的砂箱比較適合手工造型，隨意擺放，操作簡單隨意，只有上下箱采用銷（套）定位，可以保障不錯箱，但是不能實現放置包括運轉小車在內的精確定位，如圖10 所示。

圖10 改善前砂箱形式

針對這種情況，對砂箱進行了改造，除保留砂箱的基本功能外，還保留頂桿起模或輥道起模形式，再保留了合箱導向銷（套）的方式；重點增設了砂箱與轉運小車的定位箱耳，在箱耳上加工出定位孔，與轉運小車上的孔配套使用，如圖11 所示。

圖11 改善后砂箱形式

2.2 轉運小車上實現砂箱定位改造

傳統Z148 造型線是將合箱好的鑄型直接簡單放置在環形或開式線小車的適當位置即可，不存在精準定位問題，如圖12 所示。現在要采用澆注機進行在線澆注，所以砂箱與轉運小車需要精確定位，方可保障容易尋找到正確的澆注位置；采取在轉運小車臺面上設置定位孔的形式，使砂箱箱耳的定位孔與轉運小車臺面上的定位孔之間通過導向銷，實現定位效果，并且定位銷在放置好砂箱后可以馬上取走，不會影響后序自動澆注操作，如圖13 所示。

圖12 傳統方式

圖13 改善后的定位方式

3 澆注工序改造

3.1 澆注方式改造

傳統Z148 造型線的澆注方式多種多樣，有采用起重機直接吊運、直接澆注形式，有采用倒包分包，懸軌吊包澆注形式，還有更為原始的人力端包、抬包澆注的形式；需要的人力較多，不安全因素突出，另外輔助工作如起重機工、隨流孕育工、甚至引火工至少還需要3～4 人，如圖14 所示。

圖14 傳統澆注形式

改造后由于轉運小車上的砂箱可以實現定位放置，這樣澆口位置也就實現了能夠定位控制，方便利用澆注機進行澆注。采用半自動澆注機，就可以完成自動尋找澆口位置，定點澆注，自動隨流孕育，隨線連續澆注等功能（如圖15 所示），解決了難以實現快速準確澆注的問題；這樣改變了傳統操作模式，現在1 人即可輕松完成這項工作。

圖15 實現澆注機定位澆注

3.2 澆注模式的延伸

靠人力或簡單操作不能實現的工作，澆注機即可輕易實現。如澆注機可輸入設置100 種產品的澆注位置，可以實現一鍵回原位和一鍵自動尋找澆注位置等功能，非常實用方便，徹底改變原有澆注方式，填補了在Z148 造型線上采用澆注機澆注的空白。

4 推箱落砂工序

傳統Z148 造型線的落砂方式基本就是直接將砂型倒入落砂機上振動出砂，砂箱和毛坯件分別吊出，也有少數采用推箱上方振動脫箱落砂形式的，但是都不需要特別的精度要求，后續細節操作還需更多人工完成。

改造后由于轉運小車上的砂箱是定位放置的，所以推箱落砂更為精準，不會出現偏移現象，同時砂箱與小車之間的定位在側面，不干涉推箱；采用壓頭式落砂脫箱，毛刷清掃器清理砂箱內側，氣吊分箱，下箱定位處已返在上面，不會影響回箱轉運，且簡便快捷，完成了傳統設備無法連續操作的全部動作內容，如圖16 所示。

圖16 推箱脫箱機構

5 毛坯轉運拋丸工序

毛坯落砂后在地面堆放，雜亂無序，再進行人拉肩扛式的搬倒，是傳統鑄造企業的普遍做法，好一些的企業可能配一輛叉車；產品毛坯件無法實現不落地，后序生產過程需要大量人工才能完成。

改造后帶砂毛坯件，連同澆冒口，經電葫蘆吊轉至吊架上，再經懸軌輸送系統直接運至吊拋處拋丸，如圖17 所示。搬運方式改變和距離大大縮短，實現產品不落地操作，并只需1 人即可完成此項操作，節省人工，安全方便。

圖17 懸軌輸送轉運

此外，在這條線上還采用了澆注側吸除塵系統，通道吸風冷卻系統，大件生產增加壓鐵的搬運系統，落砂加熱吸風除塵系統，造型剩余砂自動回收皮帶系統，廢砂返回系統，舊砂定量加入系統等。

6 結語

通過對Z148 造型線的升級改造，造型機實現了模具快換功能，再不需要頂桿等備件的調整，換模時間縮短至5 min；砂箱與轉運小車的導向定位，實現了自動定位澆注，縮短了尋找澆口定位澆注時間5 s/箱左右；止口定位，不產生錯箱，鑄件精度未受到影響；將傳統一條線需要13 人，減至7 人，大幅節省人工和其他轉運設備。同時生產效率提升20%左右。從每大班生產240 箱左右，現在可以生產290 箱。

對傳統Z148 線的升級改造，是在資金有限的情況下，進一步挖掘傳統設備潛力的一個辦法，希望能夠給同行帶來參考。