第一篇 金属液态成形设备及自动化 - 2

1、第一篇 金属液态成形设备及自动化 第5章 落砂与清理设备及控制 5.1 5.1 落砂设备落砂设备 作用作用：将浇注冷却后的铸件和铸型分开将浇注冷却后的铸件和铸型分开 分类：分类： 振动落砂机振动落砂机 原理：原理： 由周期振动的落砂栅床将铸型抛起，然后铸型自由下落与由周期振动的落砂栅床将铸型抛起，然后铸型自由下落与 栅床相碰撞，砂型破碎，实现铸件与砂型分离。栅床相碰撞，砂型破碎，实现铸件与砂型分离。 5.1.1 振动落砂机 一、一、 偏心振动落砂机偏心振动落砂机 组成：组成：落砂机框架、偏心轴落砂机框架、偏心轴 、电动机、减振弹簧、电动机、减振弹簧 工作原理：工作原理：靠偏心轴的偏心靠偏心轴的

2、偏心 ，使落砂框架产生振动，使落砂框架产生振动 特点：特点： 落砂机的振幅等于偏心距落砂机的振幅等于偏心距 振幅不受落砂载荷的影响振幅不受落砂载荷的影响 适应于多品种小批量生产适应于多品种小批量生产 的铸造车间的铸造车间 撞击力全部由轴承承受并撞击力全部由轴承承受并 传给了基础，轴承的寿命低，传给了基础，轴承的寿命低， 对基础的要求高。对基础的要求高。 二、惯性振动落砂机二、惯性振动落砂机 （一）单轴惯性振动落砂机（一）单轴惯性振动落砂机 组成：组成：落砂机栅床、偏心质量落砂机栅床、偏心质量 、弹簧、电机、弹簧、电机 工作原理：工作原理：利用偏心质量在高利用偏心质量在高 速旋转时产生的离心惯性

3、力，使速旋转时产生的离心惯性力，使 其振动。其振动。 特征：特征：只有一个具有偏心质量只有一个具有偏心质量 的回转轴的回转轴 惯性振动落砂机 特点：特点： 振动轨迹为近似的圆振动轨迹为近似的圆 工作时的撞击力主要有弹簧吸收，对基础的冲击力小工作时的撞击力主要有弹簧吸收，对基础的冲击力小 ； 工作振幅受载荷的影响，载荷大则振幅小，反之，载工作振幅受载荷的影响，载荷大则振幅小，反之，载 荷小则振幅大；荷小则振幅大； 可通过调节激振力调节振幅；可通过调节激振力调节振幅； 主要用于产品相对稳定的成批生产的铸造车间主要用于产品相对稳定的成批生产的铸造车间 （二）双轴惯性振动落砂机（二）双轴惯性振动落砂机

4、 1.双轴惯性振动落砂机工作原理双轴惯性振动落砂机工作原理 两偏心质量在电机的驱两偏心质量在电机的驱 动下同步反向旋转，其离心惯动下同步反向旋转，其离心惯 性力在两轴所在的平面内相互性力在两轴所在的平面内相互 抵消，在垂直于两轴所在的平抵消，在垂直于两轴所在的平 面方向上相互叠加，驱动落砂面方向上相互叠加，驱动落砂 机进行直线振动。机进行直线振动。 根据激振力的方向和落根据激振力的方向和落 砂栅床的夹角（激振角），可砂栅床的夹角（激振角），可 将双轴惯性振动落砂机分为输将双轴惯性振动落砂机分为输 送式和非输送式。送式和非输送式。 非输送式：非输送式：激振角等于激振角等于90 输送式：输送式：激

5、振角小于激振角小于90 2.双轴惯性振动落砂机的驱动方式双轴惯性振动落砂机的驱动方式 分类：分类： 有强迫联系：有强迫联系：两激振轴在齿轮的作用下同步反向旋转。两激振轴在齿轮的作用下同步反向旋转。 无强迫联系：无强迫联系：两轴分别靠两个电动机驱动，取消齿轮传动。两轴分别靠两个电动机驱动，取消齿轮传动。 1）有强迫联系双轴惯性振动激振器的工作原理）有强迫联系双轴惯性振动激振器的工作原理 （1）整体式双轴激振器机构）整体式双轴激振器机构 组成：组成：机体、偏心质量、传动轴、齿轮机体、偏心质量、传动轴、齿轮 特征：特征：激振轴直接装在机体上，通过齿轮实现激振轴直接装在机体上，通过齿轮实现 同步反向旋

6、转。同步反向旋转。 （2）箱式激振器）箱式激振器 组成：组成：箱体、偏心质量、箱体、偏心质量、 齿轮齿轮 特征：特征：激振器是一个独立激振器是一个独立 的箱形结构，靠一对相互啮的箱形结构，靠一对相互啮 合的齿轮实现同步反向彷旋合的齿轮实现同步反向彷旋 转转 特点：特点：拆装维修方便拆装维修方便 使用：使用：用于输送式落砂机上，用于输送式落砂机上， 并且多装在落砂机的下方并且多装在落砂机的下方 2）无强迫联系双轴惯性激振器的工作原理）无强迫联系双轴惯性激振器的工作原理 组成：组成：机体、偏心质量、弹性联轴器、电机机体、偏心质量、弹性联轴器、电机 特征：特征：两激振轴间没有强迫联系，靠两电机间的同

7、步追逐两激振轴间没有强迫联系，靠两电机间的同步追逐 实现同步反向旋转。实现同步反向旋转。 特点：特点：结构比较简单结构比较简单 使用：使用：用于输送式落砂机或非输送式落砂机上。用于输送式落砂机或非输送式落砂机上。 三、惯性撞击式落砂机三、惯性撞击式落砂机 组成：组成：落砂机栅床、偏心质量落砂机栅床、偏心质量 、弹簧、电机、固定支架、弹簧、电机、固定支架 工作原理：工作原理：铸型放在固定的支铸型放在固定的支 架上，下面安置惯性振动落砂机架上，下面安置惯性振动落砂机 ，靠落砂栅床对铸型的撞击实现，靠落砂栅床对铸型的撞击实现 落砂落砂 特征：特征：铸型支撑在支架上和落砂机铸型支撑在支架上和落砂机 栅

8、床之间的距离约为栅床之间的距离约为58mm）。 特点：特点： 振幅一般均较惯性振动落砂机大振幅一般均较惯性振动落砂机大 撞击式单轴惯性振动落砂机一般均工作在近共撞击式单轴惯性振动落砂机一般均工作在近共 振状态振状态 小的落砂机可落较大的铸型小的落砂机可落较大的铸型 多将几台落砂机并联组成落砂机组。多将几台落砂机并联组成落砂机组。 将降温、落砂和增湿作用集成到一起，工作条件好。将降温、落砂和增湿作用集成到一起，工作条件好。 5.1.2 滚筒落砂机 铸件经落砂后，清理表面残留粘砂、氧化皮、毛刺、冒口等铸件经落砂后，清理表面残留粘砂、氧化皮、毛刺、冒口等 表面清理机械 抛丸 喷丸 滚筒 利用高速旋转

9、叶片将弹丸抛利用高速旋转叶片将弹丸抛 向铸件，打掉氧化皮和粘砂。向铸件，打掉氧化皮和粘砂。 利用压缩空气携带弹丸喷射利用压缩空气携带弹丸喷射 到铸件表面来实现清理。到铸件表面来实现清理。 利用铸件与铸件，铸件与星利用铸件与铸件，铸件与星 铁之间摩擦和轻微撞击来实铁之间摩擦和轻微撞击来实 现清理。现清理。 5.2 清理设备 方法方法优点优点缺点缺点 抛丸处理抛丸处理效果好，生产率高，劳动效果好，生产率高，劳动 强度低，易实现自动化，强度低，易实现自动化， 应用广泛应用广泛 抛射方向不能任意改变，抛射方向不能任意改变， 灵活性差灵活性差 喷丸处理喷丸处理操作灵活，可清理复杂内操作灵活，可清理复杂内

10、 腔和深孔的铸件腔和深孔的铸件 动力消耗大，生产率较低动力消耗大，生产率较低 ，劳动条件较差，不易实，劳动条件较差，不易实 现自动化，一般用于清理现自动化，一般用于清理 复杂铸件或作为抛丸清理复杂铸件或作为抛丸清理 的补充手段的补充手段 滚筒处理滚筒处理设备结构简单，易制造，设备结构简单，易制造， 清理效果好，适于清理形清理效果好，适于清理形 状简单、不怕碰撞的小型状简单、不怕碰撞的小型 铸件铸件 生产率低，噪声大，已逐生产率低，噪声大，已逐 渐被抛丸清理取代渐被抛丸清理取代 5.2.1 5.2.1 抛丸器抛丸器 抛丸器的结构：抛丸器的结构：进丸管、壳体、传动轴、抛丸进丸管、壳体、传动轴、抛丸

11、 轮、叶片、分丸轮、导向套轮、叶片、分丸轮、导向套 抛丸器各部件的装配关系抛丸器各部件的装配关系 工作原理：工作原理：由进丸管进入的弹丸被分丸轮承接并初加速，然后从由进丸管进入的弹丸被分丸轮承接并初加速，然后从 导向套窗口抛出，被叶片承接并继续加速，最后以高速抛出。导向套窗口抛出，被叶片承接并继续加速，最后以高速抛出。 分丸轮的作用：分丸轮的作用： 对弹丸进行预加对弹丸进行预加 速。速。 定向套的作用：定向套的作用： 控制弹丸的抛射控制弹丸的抛射 方向中。方向中。 风力进丸抛风力进丸抛 丸器结构图丸器结构图 5.2.2 抛丸清理设备 喷丸清理器利用压缩空气将弹丸喷喷丸清理器利用压缩空气将弹丸喷

12、 射到铸件表面来实现清理。射到铸件表面来实现清理。 5.2.3 喷丸清理设备 5.2.4 清理滚筒 6.1 6.1 离心浇注机离心浇注机 第6章 现代液态成形设备及控制 离心铸造是将液态金属浇入旋转的铸型中，并在离 心力的作用下完成充填和凝固成型的一种液态成形方法。 根据铸型旋转轴在旋转轴在空间的位置，分为立式离心 铸造设备和卧式离心铸造设备两种。 离心铸造的特点： 易于形成中空的管类铸件，充型能力好，利于 气体和夹杂物排除、补缩条件好；但对铅青铜等类 合金易产生比重偏析，内表面较粗糙，尺寸不易控 制。 离心铸造常用于生产铸管、钢套、缸套、双金 属钢背铜套等。 （1）立式离心铸造机 铸型安装在

13、垂直主轴上。主轴下端用止推轴承和径 向轴承限位。上下轴均安装在基座上，主轴上安装带 轮起动电动机，通过传动带带动铸型旋转。为操作方 便和生产安全起见，通常机器安装在地坑中。立式离 心铸造机可用于浇注最大外径为3000mm，高度不超过 300mm的圆桶铸件。 立式离心铸造机的基本结构如下图所示。 （2）卧式离心铸造机 卧式离心铸造机分为卧式悬臂离心铸造机、滚筒式离心铸造机 和多工位离心铸造机。 卧式悬臂离心铸造机 由多台小型悬臂 式离心机安装在回转 盘上组合而成。回转 盘由气缸驱动作间歇 式转动，每转一工位 完成相应的工序。 低压铸造低压铸造 其工艺过程是：其工艺过程是： 在密封的坩埚中，通在密

14、封的坩埚中，通 入干燥的压缩空气，入干燥的压缩空气， 金属液在气体压力的金属液在气体压力的 作用下，沿升液管进作用下，沿升液管进 入直浇道上升，通过入直浇道上升，通过 内浇道平稳地进入型内浇道平稳地进入型 腔，并保持坩埚内液腔，并保持坩埚内液 面上的气体压力，一面上的气体压力，一 直到铸件完全凝固为直到铸件完全凝固为 止。止。 为获得合格铸件，应使金属液以最佳速度进入铸型为获得合格铸件，应使金属液以最佳速度进入铸型 上升速度必须是均匀的上升速度必须是均匀的 对于同一个铸件，每次的上升速度必须相等，即应对于同一个铸件，每次的上升速度必须相等，即应 有良好的再现性。有良好的再现性。 产品： 适合新产品开发、快速单件及小批量零件、不规则 零件或复杂形状零件 快速成型快速成型 快速成型（快速成型（RPRP）是一种）是一种CADCAD模型直接驱动、快速生产模型直接驱动、快速生产 任意复杂形状三