武鵬飛，吳培榮

(馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司，安徽 馬鞍山 243121)

渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)動靜盤重力鑄造工藝、裝備創(chuàng)新研究

武鵬飛，吳培榮

(馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司，安徽 馬鞍山 243121)

基于重力鑄造鋁合金汽車空調(diào)壓縮機(jī)動靜盤的工藝落后、生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大、勞動成本高等問題，文章針對上述問題和影響生產(chǎn)成本虧損的原因進(jìn)行分析探究，提出將鑄造過程中的人工開模、合模改造成機(jī)械自動開模、自動合模，同時將模具工藝由一模出一件修改成一模出四件，并且共用一套液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)驅(qū)動一套動盤和一套靜盤模具的技改方案，以期有效提高機(jī)械化水平、減輕工人勞動強(qiáng)度、降低人工成本、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約原材料。

汽車空調(diào)壓縮機(jī)；動、靜盤；重力鑄造工藝；自動化控制；創(chuàng)新研發(fā)

渦旋式空調(diào)壓縮機(jī)零部件——動、靜盤生產(chǎn)線項目,因生產(chǎn)工藝、裝備較為落后，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下。文章將介紹汽車空調(diào)壓縮機(jī)動、靜盤重力鑄造工藝、裝備的創(chuàng)新研發(fā)：由原來傳統(tǒng)的手工、單工位操作，通過技改后，可實現(xiàn)多工位、半機(jī)械化、半自動化操作，達(dá)到提高工藝裝備水平和機(jī)械化、自動化水平，減輕工人勞動強(qiáng)度，節(jié)約人力資源，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本之目的。

1 提高鑄造鋁合金汽車空調(diào)壓縮機(jī)動靜盤生產(chǎn)效率

1.1 影響因素

通過對影響鑄造鋁合金汽車空調(diào)壓縮機(jī)動靜盤生產(chǎn)效率的影響進(jìn)行分析可知，其主要影響因素為：

（1）現(xiàn)有的鑄造鋁合金動、靜盤生產(chǎn)線，工藝落后，采用原始的手工操作，效率低下，勞動力成本高，要想降低生產(chǎn)成本，必須轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，由勞動密集型向機(jī)械化、自動化模式轉(zhuǎn)變，從高成本“人海戰(zhàn)術(shù)”向科技加智能型戰(zhàn)略過渡。

（2）機(jī)械設(shè)備原因：目前，鑄造生產(chǎn)線所用的設(shè)備是焊接件工作臺，每個工作臺上放置2個澆注模，澆注、結(jié)晶后手工開模，并旋轉(zhuǎn)螺桿頂出鑄件，最后手工取出產(chǎn)品。只有通過技術(shù)改造，淘汰落后、陳舊的機(jī)械設(shè)備，提高技術(shù)裝備水平，走創(chuàng)新增效之路，提高生產(chǎn)效率。

1.2 鑄造生產(chǎn)線技改方案

在汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤的鑄造工廠內(nèi)，傳統(tǒng)澆注裝置為手工合模、手工開模，且一套傳統(tǒng)澆注裝置上的模具內(nèi)只有一個模腔即一模一腔。總之，現(xiàn)有澆注裝置自動化程度低、工人勞動強(qiáng)度大、一次成型只能鑄造一個鑄件、原材料浪費(fèi)明顯、生產(chǎn)效率低。因此，急需改造傳統(tǒng)的鑄造生產(chǎn)線，將生產(chǎn)線向機(jī)械化、自動化、智能化方向轉(zhuǎn)化。

（1）汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤的自動化澆注裝置。為了解決傳統(tǒng)人工合模、開模的技術(shù)問題，馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司發(fā)明了一種汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤的自動化澆注裝置，如圖1所示，該方案利用液壓推桿替代手工合模、手工開模，從而使?jié)沧⑦^程自動化程度更高、工人勞動強(qiáng)度更小、生產(chǎn)效率更高。

圖1 汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤的自動化澆注裝置圖

（2）鋁合金動、靜盤一模四腔成品鑄件。傳統(tǒng)鑄造工藝普遍采用一模一腔即一個模具生產(chǎn)一個動盤或者靜盤，因此為了提高生產(chǎn)效率馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司研發(fā)了鋁合金動、靜盤一模四腔鑄造工藝，但由于一模四腔成品鑄件重量較大為4.5～5.5kg，這樣給人工取件增加了勞動強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)效率。故此為了降低勞動強(qiáng)度進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，在研制基礎(chǔ)上又增加了成品鑄件輔助取件裝置如圖2所示，鋁合金動、靜盤一模四腔成品鑄件輔助取件裝置，包括滑動部分、旋轉(zhuǎn)部分和取件部分。主要工作原理：滑動部分將取件部分移動到一模四腔成品鑄件對應(yīng)位置，之后由驅(qū)動裝置頂起成品鑄件再滑出模具，通過旋轉(zhuǎn)部分將取出的成品鑄件旋轉(zhuǎn)帶到預(yù)定工位即完成整個取件工作，從而有效了解決了人工取件勞動強(qiáng)度大的技術(shù)難點，提高了生產(chǎn)效率。

圖2 鋁合金動、靜盤一模四腔成品鑄件輔助取件裝置的立體示意圖

2 重力澆鑄過程中的問題及改進(jìn)措施

（1）沒有設(shè)置警示、警報裝置。在一模四腔的試用過程中，由于模具沒有溫度檢測和警示功能：即當(dāng)一模四腔的模具溫度低于320℃就澆注的話，模具溫度過低，鋁水冷卻速度過快，結(jié)晶速度快，鋁水流動性差，從而影響補(bǔ)縮效果，進(jìn)而出現(xiàn)縮孔、裂紋和冷隔缺陷；當(dāng)模具溫度高于340℃就澆注的話，模具溫度過高，鋁水冷卻速度過慢，結(jié)晶速度慢，從而鑄件冷卻速度慢，進(jìn)而嚴(yán)重影響工作效率，并存在燙傷、砸傷等安全隱患。

為了解決以上技術(shù)問題，馬鞍山奧特佳機(jī)電有限公司研制了帶有溫度檢測盒警示功能的空調(diào)壓縮機(jī)動、靜盤澆鑄裝置，在機(jī)架上的活動平臺上方固定有下模，下模兩側(cè)各設(shè)置第一溫度計，在上平臺下方固定有上模，上模兩側(cè)設(shè)有第二溫度計，上平臺側(cè)邊固定有警報器、溫度值顯示單元和顏色顯示單元，其中溫度顯示單元顯示第一溫度計和第二溫度計所測得的溫度值，顏色顯示單元依據(jù)第一溫度計和第二溫度計兩者中最低值落入的設(shè)定范圍而呈現(xiàn)不同顏色。當(dāng)溫度值小于320℃時顯示為紅色、當(dāng)溫度值為320～340℃時顯示為綠色、當(dāng)溫度值大于340℃時顯示為紅色。當(dāng)單元顯示為紅色時可啟動報警器進(jìn)而提醒作業(yè)人員注意安全，減少成品鑄件缺陷。

（2）靜盤澆注用上模無預(yù)留螺紋孔。普通靜盤澆注用上模底部沒有根據(jù)成品靜盤螺紋孔位置設(shè)置預(yù)留螺紋孔部件，在后續(xù)加工過程中要重新找基準(zhǔn)在進(jìn)行機(jī)加工螺紋孔。這樣增加了重新找基準(zhǔn)的工作。實用新型渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)普通靜盤澆注用上模底部增加了根據(jù)成品靜盤螺紋孔位置設(shè)置的預(yù)留螺紋孔部件，后續(xù)機(jī)加工不需要重新找基準(zhǔn)，解決了渦旋式汽車空調(diào)壓縮機(jī)普通靜盤澆注用上模底部沒有根據(jù)成品靜盤螺紋孔位置設(shè)置預(yù)留螺紋孔部件、后續(xù)機(jī)加工需要重新找基準(zhǔn)的問題。

（3）加熱棒加熱不均勻，鑄件結(jié)晶速度和模具冷卻速度較慢。為鑄造澆注裝置提供輔助加熱有兩種類型，一種是傳統(tǒng)的以火烤的形式、另一種是以加熱棒作為加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，但是普通加熱棒一般為直筒形，這樣不僅加熱不夠均勻且熱量容易浪費(fèi)；為鑄造澆注裝置提供冷卻的方式大多為空冷，這樣鑄件結(jié)晶速度和模具冷卻速度較慢。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出了一種用于汽車空調(diào)壓縮機(jī)鋁合金靜盤澆注的模具，主要包括模具本體、限位件、模腔、澆口、澆道，它還包括模具本體兩側(cè)的槽、堵套、加熱棒和循環(huán)冷卻管，堵套和槽之間有空隙容納加熱棒和循環(huán)冷卻管，循環(huán)冷卻管內(nèi)流動有循環(huán)冷卻介質(zhì)，所述加熱棒和循環(huán)冷卻管均為包裹住模腔的對稱設(shè)置。該方案中加熱棒和循環(huán)冷卻管為包裹住模腔的對稱設(shè)置，加熱更加均勻且減少熱量浪費(fèi)、鑄件結(jié)晶速度和模具冷卻速度更快。

3 改進(jìn)后鑄造生產(chǎn)線工藝流程

在重力澆注過程中有較多因素影響自動程序的運(yùn)行，自動程序設(shè)置為兩段，在自動程序運(yùn)行前，需將模具打開并清理干凈，此為程序運(yùn)行的原始狀態(tài)，此時按下自動啟動按鈕，模具自動合模，合模同時模具頂出桿自動復(fù)位，并停止在合模狀態(tài)，開始人工澆注。澆注完成后，由操作人員踩下設(shè)置在設(shè)備旁邊的腳踏開關(guān)啟動固化計時時間繼電器。待設(shè)定的計時時間結(jié)束時，設(shè)備自動開模、并通過設(shè)置在動模背面的頂出桿將鑄件頂出。鑄件由人工取出并人工清理模具。清理完成后按下自動啟動按鈕，進(jìn)入下一循環(huán)。單循環(huán)流程如下：自動啟動→合模（頂桿自動復(fù)位）→人工澆注→踩下腳踏開關(guān)→固化計時→開模（自動頂出鑄件）→人工取出鑄件并清理模具。

由于固化時間較長，在一人同時操作多臺設(shè)備時，可錯開時間操作，達(dá)到錯時開模取件。即第一臺澆注機(jī)澆注完成、固化計時開始后可繼續(xù)操作第二臺澆注機(jī)、第三臺澆注機(jī)，在第一臺澆注機(jī)的固化計時時間內(nèi)完成余下幾臺澆注機(jī)的操作，待第一臺澆注機(jī)完成開模并頂出鑄件后，回到第一臺澆注機(jī)進(jìn)行操作，提高生產(chǎn)效率。

4 產(chǎn)能計算分析

（1）產(chǎn)能計算。按照單臺澆注計算每模按照4件、每小時循環(huán)次數(shù)按照20次、每天工作時間按照8h，一臺澆注機(jī)一個班的生產(chǎn)產(chǎn)能為4×20×8=640只；如一天生產(chǎn)兩個班，則一臺澆注機(jī)一天的產(chǎn)能為4×20×16=1280只；如一天生產(chǎn)三個班，則一臺澆注機(jī)一天的產(chǎn)能為4×20× 24=1920只；根據(jù)每天生產(chǎn)三個班的產(chǎn)能計算，每月工作30天，一年一臺澆注機(jī)的產(chǎn)量是：1920×30×12=691200只。實際生產(chǎn)過程中，實際產(chǎn)能按照95%來計算。實際生產(chǎn)量可達(dá)到656640只，按照65.6萬只來計算。如滿足年產(chǎn)量580萬只動盤、580萬只靜盤的產(chǎn)能，則需要18臺設(shè)備與18套模具。

（2）投資預(yù)算。設(shè)備價格約為5.60萬元/臺×18臺= 100.80萬元；模具價格約為2.60萬元/副×18副=46.80萬元。

5 結(jié)語

通過對汽車空調(diào)壓縮機(jī)動、靜盤重力鑄造工藝、裝備的創(chuàng)新研發(fā)，將傳統(tǒng)的手工、單工位操作轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械化、自動化、多工位操作，極大地提高了生產(chǎn)效率、降低了勞動強(qiáng)度。雖然新型鑄造工藝有效降低了生產(chǎn)成本提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，但是在實踐過程中仍存在著很多問題，經(jīng)過對新型鑄造工藝裝備進(jìn)行升級、改造后，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品質(zhì)量，保證了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定性,為企業(yè)今后的可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

Research on Gravity Casting Process and Equipment Innovation of Dynam ic and Static Plate in Air-conditioning Com pressor of Vortex Type Autom obile Noise Plate

WU Peng-fei，WU Pei-rong
（Maanshan OTT Better Mechanical and Electrical co.，LTD.，Maanshan，Anhui 243121，China）

Due to backward technology，low efficiency，high labor intensity and labor cost in dynamic and static plate of aluminum alloy automotive air conditioning compressor casting by gravity，thisarticle givesan analysis to the above-mentioned problemsand causesof theproduction cost loss，and proposesa seriesof technical reform plans in order to effectively improve the levelofmechanization，reduce the labor intensity ofworkersand labor cost,improve production efficiency，save rawmaterials.

automobile air conditioning compressor；dynamic and static plate；gravity casting process；automation control；innovative research and development

TB652

A

2095-980X(2016)08-0031-03

2016-07-19

武鵬飛（1962-），男，安徽馬鞍山人，工程師，碩士研究生，職業(yè)經(jīng)理人，主要研究方向：汽車空調(diào)壓縮機(jī)及其關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)、工藝技術(shù)、機(jī)械設(shè)備、模具以及相關(guān)課題的研究。