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        全自動澆注機的研發(fā)和應用案例

        2015-11-16 06:04:12朱小鋼
        金屬加工(熱加工) 2015年11期

        ■朱小鋼

        1. 設備研發(fā)背景

        澆注是鑄造生產中的關鍵環(huán)節(jié)之一,基于工藝要求的快速澆注可以最大限度地發(fā)揮造型生產線的生產率;良好、精確的澆注可以獲得質量高的鑄件產品,而且還可以避免鐵液的浪費;自動化程度高的澆注設備可以保證澆注過程的安全性并節(jié)省大量人力、物力。

        全自動澆注機必須達到最佳澆注,即必須準確地將鐵液穩(wěn)定澆入澆口杯,并且澆注過程中始終保持澆口杯處于充滿狀態(tài)直至澆注結束,同時要在保證工藝要求的前提下盡量加快節(jié)奏,保證造型線的節(jié)拍不受澆注的影響。

        目前,全自動澆注機有三大類,即底注式、氣壓保溫式和傾轉式,適用場合各不相同,只有這樣才能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢。

        (1)底注式澆注機 優(yōu)點:①澆注節(jié)拍快。②鐵液較純凈,可減少鑄件夾渣、渣孔缺陷的產生。缺點:塞桿和澆嘴更換頻繁,費用高。

        底注式澆注機適用于造型生產率大于300型/h的垂直無箱造型或只澆注灰鑄鐵的有箱造型線。

        (2)氣壓保溫式澆注機 優(yōu)點:①可以對鐵液進行保溫和升溫。②澆注質量穩(wěn)定。主要缺點:①爐內積渣清除困難。②澆注爐修爐時間長。

        氣壓保溫式澆注機適用于造型速度較快、澆注箱重較大且同種牌號鐵液的有箱造型線。

        (3)傾轉式澆注機 優(yōu)點:①使用靈活,可以隨時控制鐵液流速,使用廣泛。②不存在漏液現象。③澆包修理方便。④使用成本較低。⑤鐵液牌號切換便捷。缺點:鐵液需要倒包。

        傾轉式澆注機適用于造型生產率150箱/h左右,且灰鑄鐵、球墨鑄鐵混線生產的脫箱造型線。

        為了實現水平脫箱造型線的自動澆注,我公司研發(fā)了傾轉式自動澆注機,用于鑄件生產過程中金屬熔液的澆注,其采用全伺服驅動方式,具有自動稱量精度高和澆點定位準確等特點,是脫箱造型線必備的澆注裝備。

        2. 傾轉式自動澆注機

        傾轉式自動澆注機驅動方式主要有繞包嘴驅動和澆包重心驅動兩種。

        HAPI型自動澆注機設備結構特點:

        (1)采用繞包嘴驅動方式。以澆包澆口位置為中心旋轉來進行澆注,傾斜角度0o~70o,保證穩(wěn)定澆注。

        (2)縱向行走裝置。澆注機縱向行走采用交流伺服控制,由齒輪、齒條機構完成運動,運行可靠、平穩(wěn)、靈活,定位準確,具有無級調速和走節(jié)距功能,可以自動回原位,澆包可縱向移動以對正澆口杯。

        可與造型線建立聯鎖,控制造型線暫停推型,并且可以實現與造型線同步運行。

        澆注機兩端設有安全開關,防止誤操作發(fā)生危險,并有自動清掃軌道裝置。

        (3)橫向移動,采用伺服電動機驅動,沿生產線方向移動,軌道長度與可澆注砂型數量相適應。

        (4)升降移動采用滾珠絲杠提升,直線導軌導向。在澆包傾倒時,升降裝置可以實現高度調整,以適應不同砂型高度。

        (5)稱重采用精密數字化傳感器模式,對流量和澆注重量進行計量控制。

        (6)澆包容積600k g以下采用單提升滾珠絲桿;800k g以上采用雙提升滾珠絲桿。

        (7)澆包容積600k g以下采用側掛式澆包;800k g以上采用回轉機架雙掛式澆包,機動滾道換包。

        (8)澆注傾轉采用電動單推桿。

        (9)采用筒狀茶壺形澆包,具有良好的撇渣性能;為了保證澆包保溫效果最好,優(yōu)化了桶狀澆包桶體結構,以確保液體金屬表面積最小并配有包蓋,可有效減少熱量損失,減小溫降。

        澆包配有對應的筑包模具,可以滿足橋式起重機和叉車的運輸要求。

        (10)電控系統(tǒng)。采用可編程控制器(PLC)控制,具有體積小、抗干擾能力強、性能可靠及使用方便等優(yōu)點,提高了機器運行的可靠性。各個聯鎖安全、可靠,并設有急停開關。

        該系統(tǒng)配有人機界面,可以設定和顯示各個運行參數,監(jiān)控運行狀態(tài),故障報警。澆包傾轉速度及傾轉角度可在該界面顯示,并有鐵液下限位報警。

        (11)隨流孕育裝置。該裝置固定于澆注機上,由料斗、螺旋給料機、氣控系統(tǒng)、導管、紅外熱金屬探測器等組成。

        孕育劑的加入量通過微型螺旋給料機來控制,由變頻控制實現無級調節(jié)給料量,達到隨流孕育的目的。

        該裝置設有料位檢測,當料位不足時可提示加料,保證加料和澆注同時開始。

        (12)同步裝置。該裝置取造型線的運行信號,控制澆注機與造型線同步運行實現同步澆注,保證澆注過程不停線。使用旋轉編碼器采集信號,并可以對信號進行一定處理,保證同步過程穩(wěn)定、準確。

        (13)智能識別澆注。澆包更換完畢后,只需按下自動啟動按鈕,澆注機根據砂箱狀態(tài)(需手動設置)自動運行至距生產線最近的未澆注砂型,并自動預對準澆口(若澆口出現偏差,只需微調)進行自動澆注。砂型澆注完成后,自動運行至下一箱可澆注砂型進行澆注并可以自動跳過壞砂型,自動過程持續(xù)至剩余鐵液不足以澆注一箱砂型。鐵液剩余不足時,提示補充鐵液。

        (14)型板參數預輸入功能。將所生產的產品參數輸入,若待澆注產品參數變更時澆注機的澆注參數隨之自動變更。澆注參數包含:型板號、鑄型高度、澆注位置、澆注重量設置、孕育劑設置、澆注曲線等。

        HAPII型自動澆注機特點:

        (1)采用繞包重心驅動方式。傾斜角度0o~70o,保證穩(wěn)定澆注。

        (2)橫向移動、縱向移動和澆包傾轉采用伺服電動機驅動,可實現三軸聯動。

        (3)升降移動采用滾珠絲杠提升,直線導軌導向。

        (4)虛擬繞包嘴澆注,自動適時調整鐵液的澆點,保證穩(wěn)定澆注。

        (5)稱重采用浮動托盤、4點稱重。

        (6)通過同步編碼器,實現橫向移動同步澆注。

        (7)澆包采用側掛式固定,實現澆包快速裝卸。

        (8)通過孕育機構實現澆注時適時孕育處理。

        (9)采用氣缸升降配重,改善升降絲杠和伺服電動機的受力狀態(tài),延長其使用壽命。

        主要技術參數如下:

        鐵液材質為球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、灰鑄鐵;澆包容量500~1200k g;澆注重量15~50k g;澆注精度<±1k g;澆注速度3~7kg/s。

        圖1 浙江某公司HAPI澆注機

        3. 應用案例

        案例1:HAPI—50澆注機2014年用于浙江某公司AMF-Ⅲ07脫箱造型線的自動澆注(見圖1),造型線生產率100型/h,主要生產縫紉機機頭、底板等鑄件,澆包容積500k g,每包鐵液澆注10~30型,投產已穩(wěn)定運行一年。

        案例2:HAPII—50澆注機,2015年用于山東某公司AMF-Ⅲ06脫箱造型線的自動澆注(見圖2),造型線生產率120型/h,主要生產卡鉗體等鑄件,澆包容積600k g,每包鐵液澆注10~30型。該自動澆注機投產兩個月以來,運行平穩(wěn)。

        圖2 山東某公司HAPII澆注機

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