静压高压造型线并行生产的技术改造

静压高压造型线并行生产的技术改造

一拖（洛阳）铸造有限公司第二铸铁厂是中国一拖集团主要从事铸造生产的支柱设备。大轮压、工程机械、汽油车械的专业生产线主要为105-108系列挖掘机、套筒、大型马力岭辊臂所需的铸造材料的生产任务。1高压静压生产方案1.1现代铸造设备及使用要求第二铸铁厂拥有世界先进锁芯功能的制芯中心、从德国、意大利引进的混砂机、射芯机、机械手、抛丸机等现代化铸造设备,相对于这些先进的现代化设备,只有一条TX高压造型线,使得造型能力不足,先进的设备得不到充分的利用。为了满足不断扩大的市场需求和第二铸铁厂的长远发展,急需对TX线的造型能力进行补充和提升。1.2高压静压造型线系统为使资源配置更加合理、科学,提出静压高压造型线并行生产的技改方案。新增一条静压造型生产线,结合第二铸铁厂的实际情况,充分利用原高压造型线的供砂系统、废砂系统、通风除尘系统、熔炼及清理设备能力有余的优势,在不影响原有高压造型线生产的情况下,改造造型车间厂房2000m2,将静压造型线放置在原高压造型线一侧,与之并行生产,以利用富裕生产能力添置部分必不可少的设备,满足扩大生产能力的需求。主要改造工作包括:(1)在一期厂房(TX线南侧)新建厂房,跨度为15m,长度111.26m,总面积1668.9m2;(2)新增变配电间,面积22.5m2。安装750kW变压器一台;(3)现有区域内的管线搬迁;(4)单主机静压式全自动造型线安装到新建厂房,组成第二条造型线;(5)按单主机静压式全自动造型线工艺要求,配套新厂房的机械化运输、公用设施和特构、通风除尘设备;(6)安装、调试单主机静压式全自动造型线并投入使用。对原有高压造型线加长下芯段和浇注段,并预留一条冷却通道,以备生产复杂壳体铸件有足够的冷却时间。砂处理采用一台S1825和3台S1425混砂机混制型砂,通过皮带输送机与TX造型线送砂系统连接,并输送至静压线造型机上部料斗;砂芯供应采用推式悬链,与现有制芯车间的悬链连通,实现静压、高压造型线互通互动;铁液供应,改造原有熔化车间的跑车轨道,并延长至静压线车间,利用自动浇注机进行浇注;铸件冷却,改造原有清理车间的中转悬链,与静压线落砂床连接,将铸件运送至清理车间进行清理。静压线、高压线平行布置如图1。同时编写了《静压线浇注机技术要求》、《静压线送芯悬链的技术要求》、《静压线动力管道制造和安装技术要求》、《静压线机械化运输及钢结构制造安装技术要求》等20多项技术文件,为施工、安装调试及试生产提供了强有力的推动和指导。由于造型线前期设计及制造缺陷陆续出现,施工期间进行了对机械手、转运小车及主机等数十项改造,同时修复了故障和缺陷,目前静压线已进入正常运行状态。静压线迁至我厂,实现了高压静压造型线并行生产,很好地弥补了造型能力严重不足的缺口,使具有世界先进锁芯功能的制芯中心及我厂其它优良资产得到了充分利用。资源整合后,第二铸铁厂年产能力由原来的2万吨达到目前年产缸体缸盖10万台套、铸件4万吨,逐步形成了一个比较完整的具有较强竞争实力的铸造生产系统,为我厂快速可持续发展构筑了较高的技术平台。2造型线设计面临私家车的要求高压静压并行生产后,高压造型线造型能力低的问题日益突出。为满足生产需要,高压造型线造型能力提速问题,被提到了重要的议事日程。我们使用的造型线是三工位多触头高压造型线,曾进行过大规模改造,当时造型线设计生产能力为70箱/h。但改造完成后,却达不到设计生产能力。随着第二铸铁厂生产负荷量的不断加大,生产节拍慢的问题逐日显现。为此,我们针对影响生产节拍的诸多问题,采取了有效的改进措施,使高压造型线的生产能力逐渐得到了提高。2.1动部分卡死调整困难(1)由于生产不同品种的需要,生产过程中要调整铣钻机的位置。原设计为丝杠传动,可以精确定位。但由于丝杠的结构不便防砂,又位于砂箱下面,致使砂子进入传动部分,传动部分卡死,调整非常困难。因此我们改造了传动结构,拆除了丝杠,采用手拉葫芦拉动,再加上定位装置,既减少了调整时间,又可以保证铣刀位置稳定。(2)翻箱定位缸在生产过程中会突然卡死,经技术分析,发现油缸内活塞前部的键套加工的尺寸有误,键套太深了,使键套完全套住了环形键,这样一来,当活塞在活塞杆上滑动时,环形键没有受力,键套先受到冲击,使键套前的卡簧受力,经过多次受力冲击,卡簧断裂,落在油缸内,造成卡住。我们将键套进行了加工,去掉1mm,使环形键露出来,排除了这一故障隐患。2.2等铁液、等芯子等短停机合箱机在改造的新线部分属于最后一道工序,所以,原程序将它放在最后做。但是和老线配合起来就显得太慢了。整个节拍做完大约70s左右,若是遇到等铁液、等芯子等短暂停机,启动后第一个节拍时间更长,约80s左右。而等铁液、等芯子等短暂停机在生产中经常发生,对生产节拍影响很大。所以,我们对程序进行了重新设计,把原始位置做了调整,把合箱机程序提到前面做,使合箱机的工作节拍控制在45s以内。和老线配合较好,大大提高了工作节拍。2.3比例阀控制的应用扎气眼机的工作原理是将一根通气针装在一个气缸上,气缸垂直装在由两个油缸组成的运动装置上,通气针作垂直的Z轴运动,这两个油缸都采用比例阀控制。工作前,将每一种零件的通气针坐标输入到上位机中,经过试验调整后,存在上位机中。工作时,将数据调出,下传到PLC中即可投入使用。在更换零件品种时,只需将该零件的数据调出,点击下传,非常方便,节省了更换通气针板的时间。扎气孔机的工作时间包括运动定位时间和扎针时间。2.3.1减少故障因素,优化动作顺序在PLC中,我们设计了控制X轴和Y轴两个油缸运动的程序。旋转编码器将油缸的位移转换成脉冲数传到高速计数单元,主程序将脉冲数与零件通气针的坐标数比较,即可定位停止,扎一个气孔,依此类推,将该零件所属的通气孔扎完。改造完成后,这种扎气孔机在生产中起到了很好的作用,减少了更换通气针的时间,提高了有效生产的开机率。但是,受其定位精度稍差的影响,有时会出现扎不准的现象,调整时间长。还有一些零件通气孔多,需要较长的时间才能扎完。对于扎不准的问题,分别采取措施:第一,固定好原点,确保通气孔位置坐标数据不变;第二,保证比例阀开口数据不变,不得为提高速度而增大数据;第三,保证各种联结稳定可靠,不能因联结松动影响运动精度;第四,经常检查运动机构,保障运动阻力变化不大;第五,给扎通气针气缸安装导向装置,确保通气针不转圈,避免因通气针不够垂直造成的误差。对于通气孔太多的零件,在保证扎针准确的前提下,把比例阀的开口调整到尽量大;而且合理安排扎针顺序,使扎针时间尽可能最短。通过采取以上措施,减少了故障停机,优化了动作顺序。对于通气孔不多于14个的零件,造型线可达到了70箱/s的生产能力。2.3.2提高扎针和气体阻力(1)提高扎针气缸用气压力,高压造型生产的砂型硬度较高,扎针阻力较大。因此我们决定提高用气压力,以提高扎针速度。我厂用的压缩空气压力通常为5kg/cm2,我们在扎针气缸前加装了一个空气增压器,把压缩空气的压力提高到10kg/cm2,提高了扎针的速度。(2)更换进排气管,加大进排气管内径,减少空气运动阻力。(3)加装快速排气阀,减小排气阻力。我们在气缸两端都加装了快速排气阀,使得排气阻力大为减小,气缸运动速度明显提高。通过以上几个方面的措施,扎针运动时间由原来双行程3s缩短为双行程0.8s,为减小冲击震动,又进行了调整,使扎针运动时间调整为双行程1.2s,可以满足生产需要。2.4砂型顶出机控制器设计砂型顶出机改造后,由原来的两个机械手加顶出机构改为一个机械手加顶出机构,结构得到简化,但工作节拍变长了。为此,我们优化了砂型顶出机的控制程序,尽可能地同时工作而不是顺序工作,又节约了5s的工作时间。同时,我们调整砂型顶出机的各个油缸的比例阀,使油缸运动既快速又有良好的缓冲,减少设备的震动冲击,使砂型顶出机的工作节拍控制在45s以内。经过不断解决造型线存在的各种问题,不断提高工作节拍,使造型线达到了80箱/h的生产能力,在生产过程中曾达到84箱/h的最高纪录,超过了原先的设计生产能力,为短时高效生产创造了有利条件。3静压高压并行造型生产的可行性静压线造型技术,称之为第四代造型生产技术(震击、高压、气冲、静压),它将高压造型和气冲造型结合在一起,是目前国际上流行的机械造型生产方式。静压线具有造型紧实率高,生产成本低的特点,经实践考