付積平，袁文忠，王 濤，張偉宏，楊網(wǎng)林，薛 震

（常柴股份有限公司，江蘇常州 213002）

0 前言

隨著國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展及出口鑄件量的增加，近年來對中小鑄件的需求量快速增長，水平分型脫箱造型線由于沒有大量砂箱及眾多的輔機(jī)，且具有工藝適應(yīng)性強(qiáng)、出品率高、投資少等特點(diǎn)，作為一種生產(chǎn)中小鑄件的造型設(shè)備在我國得到廣泛的應(yīng)用。

為了適應(yīng)客戶市場需求，常柴股份有限公司鑄造廠于2008年引進(jìn)了日本東久AMF-Ⅲ07R型造型機(jī)、PCF-80型澆注機(jī)以及由天津致恒亨特爾制造的配套輔線，并同時引進(jìn)了愛立許DEV22混砂機(jī)，法迪爾克RFD450雙盤攪拌冷卻器，配置了獨(dú)立的砂處理系統(tǒng)，砂箱內(nèi)尺寸為700×600×180/220/250（mm），設(shè)計能力為100型/h。主要用于生產(chǎn)缸蓋、排氣管、飛輪殼、法國GIMA支架、日本石川島芝浦傳動箱體等鑄件。

在砂型鑄造的生產(chǎn)過程中，鑄件錯型是鑄件主要缺陷之一，對鑄件質(zhì)量具有較大影響，如在后續(xù)機(jī)加工時會產(chǎn)生黑皮、機(jī)加工干涉和撞刀，嚴(yán)重時直接導(dǎo)致鑄件報廢。

根據(jù)我廠廢品統(tǒng)計報表顯示，尤其自2012年11月開始，鑄件錯型情況較為嚴(yán)重，甚至有部分產(chǎn)品批量報廢，如石川島芝浦M560殼體鑄件錯型率高達(dá)13%,嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的出品率以及鑄件質(zhì)量，大大提高了制造成本。

針對此現(xiàn)象，公司組織了一批經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員成立QC攻關(guān)小組，以分析鑄件錯型的影響因素為課題，以降低錯型率、提高開動率為目標(biāo)，從模具研發(fā)、模具制作、模具檢驗(yàn)、上線造型、澆注，直至開箱取件完畢，著眼整個生產(chǎn)流程，關(guān)注每一個細(xì)節(jié)，力爭從源頭解決問題。

經(jīng)本次攻關(guān)后，取得了顯著效果，如ZN390T缸蓋于2013年度共生產(chǎn)鑄件31 225只，錯型廢品僅3只，錯型率小于100×10-6。

1 AMF-Ⅲ07R水平分型脫箱造型線

圖1 AMF-Ⅲ07R水平分型脫箱造型線概況

1.1 AMF-Ⅲ07R自動造型機(jī)

AMF系列造型機(jī)是20世紀(jì)70年代日本東久株式會社為豐田體系企業(yè)而開發(fā)的全自動雙面模板脫箱射壓造型機(jī)，將垂直射砂和水平分型完美地結(jié)合在一起。目前已形成Ⅱ（H）型（單工位）、Ⅱ（H）S型（單工位下箱移出型）、Ⅲ型（兩個下箱，一個上箱，下芯不影響造型周期，下箱雙工位）、Ⅳ型（雙工位）四大系列，砂型尺寸從420 mm×300 mm到900 mm×700 mm的數(shù)十種機(jī)型[2]。

AMF-Ⅲ07R自動造型機(jī)系垂直造型、水平分型、雙面模板、射砂預(yù)緊實(shí)+模板反壓緊實(shí)工藝、脫箱自動造型機(jī)，具有起模、合模精度高（錯偏<0.3 mm），鑄型高度、壓實(shí)比壓可選擇，可延用的舊模板，模板更換便捷以及有故障顯示等特點(diǎn)，特別是組合射砂新技術(shù)的應(yīng)用，改善了鑄型成型性能，能合理地填充型砂，鑄型質(zhì)量得到很大提高。

AMF-Ⅲ07R自動造型機(jī)是容易下芯的下型工位造型機(jī)（下芯不影響生產(chǎn)率），鑄型尺寸700×600×180/220/250（mm），造型速度 100 型 /h，壓實(shí)表面壓力0.49～0.98 MPa，每個循環(huán)空氣消耗量1.7 m3，油壓裝置動力37 kW，每班型砂用量23～32 t。

1.2 致恒亨特爾配套輔線

天津致恒亨特爾制造的配套輔線其主要設(shè)備如下。

（1）砂型輸送系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)單元

組成：標(biāo)準(zhǔn)段機(jī)架、導(dǎo)軌、砂型輸送臺車、套箱、壓鐵等；

作用：砂型通過造型機(jī)推至澆注冷卻輸送線上，取放套箱、壓鐵，鐵液澆注，鑄型冷卻直到鑄型轉(zhuǎn)移至二次冷卻前都在其上，其在整個系統(tǒng)中起到承上啟下的作用。

（2）兩端臺車轉(zhuǎn)運(yùn)車

組成：轉(zhuǎn)運(yùn)車底架、轉(zhuǎn)運(yùn)小車、上下軌道、減速電機(jī)、齒輪、推進(jìn)缸、緩沖缸；

作用：近端臺車轉(zhuǎn)運(yùn)車將空的運(yùn)模臺車從一次冷卻段轉(zhuǎn)移到澆注段；遠(yuǎn)端臺車轉(zhuǎn)運(yùn)車將帶著套箱、壓鐵澆注后的砂型從澆注段轉(zhuǎn)運(yùn)到一次冷卻段。

（3）套箱、壓鐵移載裝置

組成：機(jī)架、機(jī)械手、升降車、升降油缸、機(jī)械手張開氣缸、導(dǎo)套、導(dǎo)柱、橫向轉(zhuǎn)移油缸、轉(zhuǎn)運(yùn)車和套箱、壓鐵清掃機(jī)構(gòu)等；

作用：此裝置是使剛上線的砂型由機(jī)械手夾放清理后的套箱和壓鐵，再由另一套機(jī)械手將一次冷卻完的砂型的套箱和壓鐵摘除，并移至清理工位進(jìn)行套箱壓鐵清理，由加壓機(jī)構(gòu)將剛套上的套箱加壓定位，機(jī)架起支撐作用。

（4）鑄型下線機(jī)構(gòu)

組成：機(jī)架、下線推缸、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、推頭、清掃電機(jī)、清掃滾刷等；

作用：此機(jī)構(gòu)是將摘去套箱、壓鐵的砂型，推至二次冷卻皮帶機(jī)上進(jìn)行無套箱壓鐵的冷卻，同時清掃小車臺面。

1.3 PCF-80自動澆注機(jī)

何為最佳澆注？我們認(rèn)為最佳澆注是指人或者澆注設(shè)備能夠準(zhǔn)確地將鐵液澆入澆口杯，并且在澆注過程中始終保持澆口杯液面充滿，直至澆注結(jié)束的澆注過程[3]。

中國鑄造界有句老話“三分造型，七分澆注”，可見澆注環(huán)節(jié)的重要性。澆注系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到鑄件的質(zhì)量以及工藝出品率，然而澆注系統(tǒng)的設(shè)計好壞與澆注本身無關(guān)，但澆注本身卻可以通過保證滿杯澆注、減小澆冒口尺寸、降低澆口杯液面高度，從而提高工藝出品率，并有效避免冷隔、澆不足等缺陷。

基于以上原理，常柴股份有限公司選擇了PCF-80自動澆注機(jī)，澆包容量800 kg，21 s內(nèi)澆注鐵液質(zhì)量為40 kg,采用AC伺服驅(qū)動，傳感器計量控制，垂直澆注咀，流量門，造型線推進(jìn)裝置處設(shè)置編碼器，從而實(shí)現(xiàn)高精度計量、穩(wěn)定地控制澆注，與造型線同步澆注等功能。

1.4 砂處理系統(tǒng)

砂處理部分是砂型鑄造至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一，其所輸出的型砂性能的好壞對鑄件質(zhì)量有較大影響，如起模過程中型腔損壞、夾砂、粘砂、氣孔及脹砂等缺陷均與型砂緊實(shí)率、濕壓強(qiáng)度、含水量、透氣性等性能緊密相關(guān)[4]。同時，為保證AMF造型線的生產(chǎn)穩(wěn)定性及其鑄件質(zhì)量，常柴股份有限公司為其配置了獨(dú)立的砂處理系統(tǒng)。

砂處理系統(tǒng)主要設(shè)備有愛立許DEV22混砂機(jī)（包含電子稱量斗、加水器、型砂性能檢測控制系統(tǒng)等）、法迪爾克RFD450雙盤攪拌冷卻器、八角破碎精細(xì)篩、振動輸送落砂機(jī)、鱗板輸送機(jī)、螺旋給料機(jī)、圓盤給料機(jī)、皮帶給料機(jī)、懸掛磁選機(jī)、斗式提升機(jī)、料斗、砂處理除塵設(shè)備等。

2 鑄件缺陷—錯型

圖2 鑄件錯型示意圖

鑄件分置于上砂型和下砂型的兩部分，在分型面處相互錯開，這種形狀差錯缺陷稱為錯型，如圖1.a、b所示。以錯型值大小來衡量錯型的嚴(yán)重程度，超過規(guī)定的限制錯型值，錯型缺陷會導(dǎo)致鑄件報廢，這種缺陷的特征是分型面以上的上半鑄件和分型面以下的下半鑄件，在分型面處都有錯型值。如果以正確的圖樣形狀為準(zhǔn)，如圖1.b中所示，則無論是上半鑄件，還是下半鑄件，都是有盈（突出）和虧（殘缺）的錯型值。

當(dāng)用定位銷使砂型同模板定位，用合型銷使上、下型對準(zhǔn)時，由于定位系統(tǒng)磨損或配合公差定得不恰當(dāng)?shù)仍蚨股稀⑾滦桶l(fā)生相對位移，導(dǎo)致鑄件錯型時，此時盈和虧的錯型值大致相等，如圖1.a所示。如果模樣在模底板上的緊固發(fā)生松動或分開木模樣上的定位木銷松動，舂緊型砂時上、下兩半木模樣已經(jīng)錯位；或分開木模樣從舂緊后的砂型中起模時，左右敲打的力大小不同，甚至只是單邊敲打。

最后可能是合型后上、下型緊固之前，砂箱受碰撞導(dǎo)致上、下型錯位而使鑄件錯型，但盈和虧的錯型值可能不相等，見圖1.b，甚至兩半鑄件還可能有形狀的扭歪差錯[1]。

3 鑄件錯型原因分析及對策制訂

依據(jù)QC小組質(zhì)量管理方式，我們從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五個方面進(jìn)行分析，提出末端原因，并制訂了相應(yīng)的對策。

3.1 “人”的因素

原因：不斷有新人入廠工作，及工作場所人員崗位流動，部分人員操作方式有誤；

對策：

（1）宣傳企業(yè)文化，加強(qiáng)員工思想道德建設(shè)，提升員工對企業(yè)的歸屬感及責(zé)任感；

（2）加強(qiáng)員工教育培訓(xùn)工作，包括崗前培訓(xùn)、技能提升和職稱晉升等；

（3）技術(shù)部門完善工藝文件制訂工作，并于現(xiàn)場增加工藝文件看板，張貼現(xiàn)場作業(yè)指導(dǎo)書，要求員工嚴(yán)格按照工藝要求作業(yè)；

（4）現(xiàn)場增設(shè)管理看板，落實(shí)崗位責(zé)任人；

（5）要求各班組做好人員管理工作，加強(qiáng)班組建設(shè)，營造良好的工作氛圍。

3.2 砂箱

原因：砂箱（圖3）定位銷磨損，砂箱在使用過程中內(nèi)壁粘著或者砂箱發(fā)生翹曲變形等進(jìn)而導(dǎo)致鑄型錯型；

圖3 砂箱定位銷磨損

對策：

（1）砂箱定位銷磨損是造成錯型最常見的原因，需進(jìn)行定期檢查并及時更換失效的定位銷；

（2）定期檢查捅頭處面板（木制），如發(fā)現(xiàn)磨損及時更換，以利于清掃砂箱內(nèi)壁以及防止碎砂通過澆口杯進(jìn)入型腔；

（3）周期性檢查砂箱使用程度，如失效及時提出。

3.3 臺面小車

原因：臺面小車走輪磨損、兩端耐磨條磨損、限位裝置失效等（圖4）；

對策：

（1）定期檢查臺面小車走輪磨損情況，如失效及時更換，避免因小車晃動而致使在放置套箱壓鐵的過程中導(dǎo)致鑄型錯型；

（2）定期檢查臺面小車兩端耐磨條，如失效及時更換，避免因耐磨條磨損產(chǎn)生的累計誤差，導(dǎo)致在放置壓鐵、套箱處定位不正確；

圖4 臺面小車及鑄型上線

（3）定期檢查鑄型上線處限位裝置是否有效，如發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，避免因鑄型在臺面小車上停留位置不正確而引起的錯型。

3.4 傳遞平面及工作面

原因：傳遞平面或者工作面非水平或垂直；

對策：定期檢查，并跟蹤實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。

3.5 推送裝置及轉(zhuǎn)運(yùn)車

原因：推送裝置運(yùn)行不到位，或者轉(zhuǎn)運(yùn)車限位裝置失效，套箱壓鐵轉(zhuǎn)運(yùn)車及推送油缸見圖5；

圖5 套箱壓鐵轉(zhuǎn)運(yùn)車及推送油缸

對策：

（1）定期檢查轉(zhuǎn)運(yùn)車限位裝置是否有效，如失效及時更換；

（2）每日觀察液壓油缸運(yùn)行情況以及液壓系統(tǒng)壓力表讀數(shù)，如有異常及時查找原因并解決；

（3）定期檢查近端推送油缸前端尼龍推塊磨損情況，如失效及時更換；

3.6 接模機(jī)構(gòu)

原因：原有接模機(jī)構(gòu)（圖6）在接模面板下部僅有一對對角處有兩只氣缸推送，另外一對對角處缺乏支撐，且接模面板變形；

對策：

（1）定期檢查接模面板變形程度，如失效及時更換；

（2）在另外一對對角處增加導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，因其為雙層面板結(jié)構(gòu)，故采用內(nèi)導(dǎo)桿在外導(dǎo)桿內(nèi)部滑動運(yùn)行方式；

圖6 接模機(jī)構(gòu)

3.7 套箱及壓鐵清掃裝置

原因：原有套箱壓鐵清掃機(jī)構(gòu)是由齒輪、齒條、導(dǎo)軌、走輪、壓鐵清掃刷、套箱清掃滾刷和清掃氣缸組成。通過氣缸的推進(jìn)、縮回控制清掃過程，齒輪、齒條起導(dǎo)向作用，走輪帶動滾刷向前轉(zhuǎn)動，此種方式因走輪易磨損，南北方向無定位，導(dǎo)致刮砂面不水平，進(jìn)而導(dǎo)致壓鐵套箱清掃不凈。

圖7 技改后壓鐵套箱機(jī)構(gòu)

對策：

（1）針對此種情況，我們自主設(shè)計技改方案（圖7），制作刮刀架，并于兩側(cè)放置導(dǎo)桿，使用直線滑動軸承在導(dǎo)桿處滑動，并制作連接板，使刮刀架與軸承座連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體聯(lián)動。此種方案妥善地解決了原有問題，同時降低了故障率，由原來的每周檢修一次，轉(zhuǎn)變?yōu)槊?個月更換一次導(dǎo)桿，每3個月更換一次刮刀，有效地提高了設(shè)備開動率，降低了維修成本；

（2）定期檢查套箱內(nèi)壁清掃機(jī)構(gòu)，如失效及時更換。

3.8 模板

原因：模具設(shè)計、模具制作、模具檢驗(yàn)、模板固定存在偏差；

對策：

（1）分型面選擇必須正確，應(yīng)使主要加工面與加工基準(zhǔn)面在同一個砂型中；

（2）制作金屬模具所采用的鑄坯如未經(jīng)時效處理不得進(jìn)行加工，進(jìn)而避免加工后變形；

（3）模板加工精度必須符合要求，如平面度、平行度、定位銷孔與工作面的垂直度等，同時模板定位銷必須定期檢查，及時更換；

（4）模具檢驗(yàn)人員工作必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，如發(fā)現(xiàn)模具錯模需及時提出，同時嚴(yán)格控制模具流轉(zhuǎn)，未經(jīng)檢測合格，不得上線生產(chǎn)；

（5）模板在造型機(jī)的固定位置處需保證模板水平，如發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，不得以各種原因得過且過。

3.9 型砂

原因：型砂性能（型砂緊實(shí)率、濕壓強(qiáng)度、含水量等）是否達(dá)標(biāo)，直接影響到造型質(zhì)量；

對策：

（1）嚴(yán)格型砂性能檢測制度，每盤砂抽樣檢測必不可少，并記錄入冊；

（2）原砂入庫檢驗(yàn)方法如表1[5]：

表1 原砂入庫檢驗(yàn)方法

（3）輔助材料入庫須檢測，并同時滿足以下技術(shù)要求：

①煤粉各組份含量應(yīng)不低于表2中的要求，且符合JB/T9222的規(guī)定；

表2 煤粉各組份含量要求 %

②煤粉的粒度應(yīng)有95%以上通過0.106 mm的篩孔；

③型砂添加劑的各項指標(biāo)應(yīng)符合表3的規(guī)定；

表3 型砂添加劑的各項指標(biāo)規(guī)定

④型砂添加劑的粒度應(yīng)有95%以上通過0.106 mm的篩孔；

⑤石墨粉的各項指標(biāo)應(yīng)符合表4的規(guī)定；

表4 石墨粉的各項指標(biāo)規(guī)定

⑥石墨的粒度應(yīng)有90%以上通過0.106 mm的篩孔。

3.10 砂芯

原因：砂芯磨削量過大、砂芯粘結(jié)不牢、砂芯組裝錯位或者芯砂濕壓強(qiáng)度過低；

對策：

（1）芯砂必須嚴(yán)格按照工藝文件要求進(jìn)行檢驗(yàn)，如不符合要求及時提出并改正；

（2）要求各班組長嚴(yán)格要求班組成員工作質(zhì)量，加強(qiáng)對新員工指導(dǎo)力度，同時現(xiàn)場質(zhì)管人員做好監(jiān)督工作，保證砂芯質(zhì)量。

4 實(shí)踐效果

經(jīng)本次技術(shù)攻關(guān)后，我們?nèi)〉昧孙@著的效果，在此僅選取兩個產(chǎn)品（其余產(chǎn)品于2013年度因錯邊而報廢的數(shù)量為0）。

圖8為ZN390T缸蓋2012年度與2013年度錯邊廢品率對比。由圖8可以看出，缸蓋錯邊廢品率由2012年度的0.212 2%下降到2013年度的0.009 6%。

圖9 為 恒 立 導(dǎo) 向 套（D115×d65×136（mm））2012年度與2013年度錯邊廢品率對比。由圖9可以看出，導(dǎo)向套錯邊廢品率由2012年度的1.501 4%下降到2013年度的0.000 0%。

圖8 ZN390T缸蓋2012年度與2013年度錯

圖9 恒立導(dǎo)向套2012年度與2013年度錯邊廢品率對比示意圖

5 結(jié)語

本次技術(shù)攻關(guān)，加深了我們對鑄件質(zhì)量影響因素的認(rèn)識，思考問題更加系統(tǒng)、全面，同時也讓我們發(fā)現(xiàn)了自身的不足，無論是維修、操作還是基礎(chǔ)管理方面，都需要不斷進(jìn)行完善。

在今后的工作中，我們將更加致力于提高人員素質(zhì)，加強(qiáng)基礎(chǔ)管理，同時將本次技術(shù)攻關(guān)的策略和方法，更加廣泛地應(yīng)用，以期取得更大的成績。

[1]陳國楨,肖柯則,姜不居.鑄件缺陷和對策手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[2]李曉明.AMF-Ⅴ系列造型機(jī)的新技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用:A集[C].第八屆21?。ㄊ?、自治區(qū)）4市鑄造學(xué)術(shù)年會論文集.湖北:湖北省機(jī)械工程學(xué)會,2006.

[3]Eric Sjodahl.澆注機(jī)常見問題和解決方案[J].鑄造縱橫,2006（6）:32-35.

[4]陳五一.型砂與鑄件質(zhì)量[J].機(jī)械工人,1998（4）.

[5]陳琦.鑄造質(zhì)量檢驗(yàn)手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[6]景樹昌,王起亮.機(jī)械化砂箱造型鑄件最大錯箱值的控制[J].中國鑄造裝備與技術(shù),1990（2）.