連續通過（guò）式拋丸機堵（dǔ）件卡件問題研究及改善

　　摘 要（yào）：在采用GF連續式拋丸機清理和去除曲軸、凸輪軸等鑄件表麵黏附（fù）的砂子和（hé）鐵鏽的過程中，卡件和堵件問題是高頻率發生問（wèn）題，嚴重影響著生產效率並存在安全隱患。本文通（tōng）過（guò）研究拋丸（wán）機和小件分件機結構原理，優化和改進鑄件排氣係統和澆（jiāo）注係統等（děng）結構有效（xiào）地改善了拋丸機堵件和卡（kǎ）件問題，可（kě）為國內同行提供借鑒。 　　我公司采用兩箱濕砂型大（dà）批量鑄造的方式生產曲（qǔ）軸、凸輪軸等汽車鑄（zhù）造零部件產品，後續清理工位采用 GF 連續通過式拋丸機將鑄件表麵黏附的砂子或鐵鏽清除幹淨，並（bìng）在拋丸機（jī）前麵工位（wèi）設置分件機分離鑄（zhù）件和澆（jiāo）注係統（tǒng）。連續通過（guò）式拋（pāo）丸機的優點是生產效率高，清理小型鑄件表麵幹淨徹底，缺點是由於其結構的原因，易造成堵件（jiàn）、卡件問題。 　　近兩年，隨著公司曲軸和凸輪軸等小件產品產量的激增，鑄造車間設備老化磨損嚴重，連續式拋丸機卡件和堵件問題（tí）頻繁發生，停機時間長達40min~1 h不等，嚴重影響了生產效率，一旦發（fā）生（shēng）卡件和堵件問題，人員需要進入拋（pāo）丸機排查和清除存在安全隱患，問題亟待解決。 　　1、連續通過式拋丸機和曲（qǔ）軸凸輪軸分件機結構及原理圖： 　　圖 1 為我廠小件（jiàn）線的工藝流程簡圖。 　　圖1 小件造型線工藝流程（chéng）簡圖
　　圖 2 是我公司小件清理主要設備和（hé）工具。 　　圖2 小件清（qīng）理線主要（yào）設備和工具 　　1.1、小件（jiàn）清理線 GF 連續通過式拋（pāo）丸機結構及原理（lǐ）圖： 　　1.1.1、連續通過（guò）式的結構： 　　采用（yòng）型號為 DT14-650 連續拋丸機將曲軸、凸輪軸（zhóu）鑄件表麵黏附的砂子（zǐ）或鐵鏽（xiù）清（qīng）除幹淨，其工作流（liú）程如圖 3 所示： 　　圖3 連續式拋丸（wán）機（jī）設備結構及工作流程簡圖 　　1.1.2、連續通過式拋丸機（jī）的工作流程及重要參數： 　　鑄件通過振動給料器進入拋丸（wán）室，拋丸室（shì）頂部有高速鋼丸拋出，打到拋（pāo）丸室內的（de）鑄件上，將其表麵砂子（zǐ）打掉。同（tóng）時（shí），通過拋丸室的不斷擺動帶動鑄件翻滾，使鑄件各（gè）部位均能被鋼丸拋幹淨。拋丸後的鑄件通過振動卸料器離開拋丸機。 　　設（shè）備主要參數： 　　a）允（yǔn）許通過的（de）鑄件較大尺寸：長（zhǎng）×寬×高：680 mm×500 mm×350 mm； 　　b）允許通過的鑄件較大重量：150 kg； 　　c）拋頭尺寸及數（shù）量：φ500 mm，6 個； 　　d）拋頭速度：2 600 r/min； 　　e）鋼丸通過速度：2 700 kg/min； 　　f）允許通過的鑄件較高溫度（dù）：150 ℃； 　　g）鋼丸直徑：φ1.4 mm； 　　h）拋丸能力：14 t/h. 　　1.2、小件清理線曲軸、凸輪軸分件機結構及工作原理： 　　1.2.1、分件機結構： 　　分件機用於將鑄件的內澆道、出氣端同鑄件分（fèn）離，並將長澆道分開，其結（jié）構如圖4 所示。 　　圖 4 小件清理線曲軸、凸輪軸分件機結構 　　1.2.2、設備工作流程和主要參數（shù）： 　　將分件（jiàn）機的分離爪放進鑄件與澆冒（mào）口之間，按住操縱器上的前進鍵，在（zài）液（yè）壓缸的推動下，分離爪張開，將（jiāng）內澆道或出氣端同鑄件分離；分件完畢後按住操縱器上的後退鍵，分離爪閉合，完成一次循環（huán）。 　　設備主要參數： 　　液壓缸壓力：700kg/cm2；輸出（chū）：10.4l/55kg/cm2；1.9 l/700 kg/cm2. 　　分離爪產生的力：推力：350 kN；拉力：240 kN. 　　2、拋丸機（jī）堵件卡件原因分析： 　　連續通過式拋丸機（jī）堵件卡件主要分為以下幾種原因： 　　1）由（yóu）於跑火和分型麵結合不嚴等原因造成的細鐵片及型板上設置的排氣片進入鐵水後形成細長鐵片，卡在（zài）拋丸（wán）機鱗板孔洞內，造成曲軸、凸輪軸（zhóu）等鑄件被插在孔洞內的（de）排氣片鐵片卡住無法繼續再前進堵在拋丸機內部形成堵件；排氣片進鐵水的原因分析見圖 5 魚骨圖分析，圖 6 為曲軸和凸輪軸型板上的（de）排氣片進入鐵水卡在（zài）拋丸機鱗板（bǎn）孔內（nèi）形成堵件； 　　2）拋丸機內（nèi）鱗板（bǎn）上孔洞磨損變大，鑄件上狹小的溢（yì）流冒口（kǒu）易堵塞在孔洞內（如圖（tú）7 所示）； 　　3）澆注係統設計不合理，過長和過大容易堵塞在（zài）拋丸機內（如圖8 所示（shì））。 　　3、拋（pāo）丸機堵件卡件應對（duì）措施： 　　3.1、排氣片跑鐵水改善（shàn）： 　　針對排氣片跑鐵水形成的堵件（jiàn）和卡件主要采用了三種（zhǒng）措施進行改進。 　　3.1.1、型（xíng）板上（shàng）排氣片結（jié）構改進： 　　圖9，圖10 為兩側的排氣片及排氣片在砂型上 　　圖（tú）5 廢型跑火和（hé）排氣片跑鐵（tiě）水原（yuán）因分析 　　圖 6 曲軸（zhóu）和（hé）凸輪軸（zhóu）型板上的排氣片進入鐵水卡在拋丸機鱗板孔內形成堵件..圖 7 拋丸機鱗（lín）板上的孔磨損後（hòu）卡（kǎ）上了鑄件的狹小部位形（xíng）成卡（kǎ）件 　　 　　圖8長而大的澆注係統在拋丸機內形成堵件 　　的情況，從圖10 可以看出一旦上下砂箱合模不（bú）嚴或者砂箱邊緣砂型疏鬆，本來不該（gāi）進入鐵（tiě）水隻是用於排掉澆注後（hòu）氣體（tǐ）的排氣片內進入了鐵水，形成細長（zhǎng）鐵片進入（rù）拋（pāo）丸機內形成堵件和卡件，圖 11，圖 12 為排氣片改（gǎi）進方法，如圖 11 所示（shì）：排氣片靠近鑄件前端縮短 1 mm~2 mm，端部形狀修（xiū）為半圓（yuán）形，保（bǎo）持（chí）防壓環和（hé）排（pái）氣道間距（jù）離能夠≥5 mm.兩側（cè）排氣片修改方法如圖（tú） 12，靠近螺栓處的排氣道從對齊溢流冒口處前端部位加工掉並用鉚（mǎo）釘固定住；其餘靠近模塊處的排氣道部分增加拔模斜度打磨成梯形（30°），靠（kào）近模塊端部鉚釘部分排氣道長度（dù）去除，重新用鉚（mǎo）釘固定。 　　圖 9 排氣片在型板上的分（fèn）布情況 圖 10 排氣片造型後在（zài）砂形上的分布情況（kuàng） 　　 　　3.1.2、型（xíng）板上螺釘結構改進： 　　圖11 排氣片靠近（jìn）鑄件（jiàn）端部縮短1mm~2mm 　　圖 12 兩側排氣片改進方法 　　把 30 mm 厚度（dù）的上下型板四（sì）個角的凸起螺栓更（gèng）改為頭部直徑 φ20 mm 沉頭螺釘，防止（zhǐ）砂箱四個角因螺釘凸起造型（xíng）時此處砂型疏鬆造成跑火加劇邊緣排氣片跑鐵水的情況（kuàng）發（fā）生，見圖（tú） 13 型板上（shàng）螺釘結構的改（gǎi）進。 　　圖（tú）13 型板上螺釘結構（gòu）改進 　　3.1.3、型（xíng）板（bǎn）托框（kuàng）上銷（xiāo）套結（jié）構改進： 　　經過（guò）長期觀（guān）察發現，在造型過程中（zhōng）型板托框和砂箱配合過程中圓銷側易下不到位（wèi）形成墊箱。改進前型板托框上圓（yuán）定位銷導向長度為 25 mm，圓定位（wèi）銷直徑φ38 mm，如圖4 所示，銷套容易下不到位形成墊箱，易造成跑（pǎo）火和排氣片跑鐵水。改進後縮短定位部分長（zhǎng）度，延長導向長度至 45 mm，圓定位銷直徑為φ38 mm，增加銷套間的（de）配合間（jiān）隙（xì），從（cóng）而防止分型麵跑火和（hé）排氣片內走鐵（tiě）水。圖 15 為更改後定位圓銷結構和相關尺寸。 　　3.1.4、驗證方法： 　　圖14 更改前定位圓銷結構和相關尺寸更改後（hòu）定位圓（yuán）銷結構（gòu）和（hé）相關尺寸 　　圖15型板托框（kuàng）上銷套結構改進 　　通過（guò）起模和（hé）合箱檢驗發現：合箱嚴實，砂型完整，改進（jìn）後砂箱邊角無疏鬆，排氣片跑鐵水和砂箱跑火（huǒ）現象消除。我廠為大批量生產，因為改進排氣結構可能引起曲（qǔ）軸批量氣孔問題（tí），為此，在改進前采用了 MAGMA 凝固模擬軟件模擬了各型腔氣壓（yā）情（qíng）況，分析此處改（gǎi）進（jìn）後出（chū）現氣孔缺陷的區域，見圖（tú）16，通（tōng）過（guò）凝固模擬發現（xiàn） 1# 和（hé） 4# 模腔型（xíng）腔裏的氣體壓力＜130 kPa，型腔排氣通暢，沒有憋氣，排氣片即使不與大氣貫通也（yě）不（bú）會形成氣孔，排氣片更改和取（qǔ）消不會造（zào）成氣孔（kǒng）的風險。2#，3#模腔型腔裏（lǐ）的氣體壓力＞130 kPa，排氣片（piàn）更改（gǎi）和取消可（kě）能有造成批量氣孔的風險。 　　3.2、拋丸機方麵的（de）改進： 　　針對拋丸機內（nèi）鱗板上孔磨損過（guò）大，造（zào）成曲軸、凸輪軸等鑄件被插在孔洞內形成堵件（jiàn）的問題，通過減小鱗板孔洞大小、更換（huàn）新的鱗板（bǎn）和相應易插入鱗板（bǎn）空洞內的（de）鑄件（jiàn）及澆注係統部位適度增加尺寸來進行了有效解決。 　　3.3、曲軸澆注係統分（fèn）件（jiàn）結（jié）構改進： 　　圖16 MAGMA 凝固模擬軟件模擬型腔氣壓分（fèn）布情（qíng）況 　　如圖 17 所示，改進前的（de）橫澆道為長平直結構，小（xiǎo）件分件機分件困難，為避免其在拋丸（wán）機內形（xíng）成堵件需要專門把長的澆注係統（見圖 1 改進前澆（jiāo）注係統）從輸送鱗板和拋丸（wán）機內勾選出（chū）來，拋丸後找外部（bù）廠家進行澆注係統破碎後才（cái）能放進熔（róng）化爐前料坑中形成（chéng）回爐料（liào），該過程需要消耗很大的成本。 　　通過計（jì）算澆注係統各截麵積比率，把曲軸下模位置較長（zhǎng）的橫澆道進行了改進。改進（jìn）點有 3 處（chù）見圖（tú）17b）圖所示：①增加（jiā） 3 個（gè）分件卡塊方便分件機分（fèn）離爪插入進（jìn）行分件；②原（yuán）來的澆道更改為堤壩式使橫澆道在減少厚度的情況下截麵（miàn）積不改變；③堤壩較底部增設 R3 的（de）斷口（左右兩側各一個）形（xíng）成斷裂源使分件機分件（jiàn）時更容易，且不易形成分（fèn）件時崩件。針對改進（jìn）同（tóng）樣采用了 MAGMA 凝固模擬軟件判斷是否會引起氣孔等缺陷出現，模擬結果（guǒ）顯示改進後澆注係（xì）統的充型和凝固過程正常，無形（xíng）成氣孔和縮孔等缺陷的（de）風險，通過實（shí）際生產後發現改進後（hòu）澆注係統很（hěn）容（róng）易被分件成功，鑄件質量未受到影響（xiǎng），成功消除了由澆注係統造（zào）成的堵件問題，並（bìng）且澆（jiāo）注係統可以成功被分件機（jī）分成（chéng）幾段（見圖 18 所示），不再需要委外進行破碎，大大節省了費用。 　　圖17 曲軸澆注係統分件結（jié）構改進 　　圖18 改進後澆注（zhù）係統易於被分開成小塊，不易在（zài）拋丸機內形成堵件 　　4、結論： 　　1）通過改進型板上排氣片結（jié）構、螺釘連（lián）接結構，型板托（tuō）框上銷套結（jié）構來徹底（dǐ）消除排氣片跑鐵水形成的拋丸機堵件問（wèn）題。 　　2）通過改進拋丸機內部鱗板結構和更換新的鱗（lín）板來解決GF連續式拋丸機的卡（kǎ）件問題（tí）。 　　3）通過改進曲軸鑄件的澆注係統的分件結構來（lái）解決由（yóu）澆注係統造成的堵（dǔ）件問題。通過上述改進徹底消除了 GF 連續式拋丸機堵件卡件問題，達到了消除（chú）安全隱患，有效地降（jiàng）本增效（xiào）的目的，並取得了良好的經濟效益。