發(fā)動機靜壓造型自動線圖1的生產(chǎn)運行

發(fā)動機靜壓造型自動線圖1的生產(chǎn)運行

1997年，無錫特種動力公司從德國hw公司購買了一組epa-sd6動壓電子表格（圖1），主要用于6110發(fā)動機的鑄造生產(chǎn)。1998年9月底正式投產(chǎn)。該線的設(shè)計生產(chǎn)率為80整型/h。經(jīng)一年多的生產(chǎn)運行,該設(shè)備運轉(zhuǎn)情況良好,可靠性高,故障率低,每天兩班生產(chǎn),日產(chǎn)量在1000箱以上。1hw公司的靜壓結(jié)構(gòu)1.1液壓定量泵砂箱內(nèi)尺寸1300mm×900mm×350/350mm生產(chǎn)率80整型/h循環(huán)砂箱/小車數(shù)190副/195輛全線總功率340kW液壓定量泵3臺,360L/min液壓變量泵1臺,360L/min儲能器1臺,100L齒輪循環(huán)泵1臺,450L/min1.2刮砂機9:壓鑄型液壓加“壓”出發(fā)展全線由造型段、下芯合箱澆注段、冷卻段和返回捅箱段組成。造型段主要由分箱機、造型推送缸、造型輥道、空箱清掃機、靜壓造型機、翻箱機、移箱機、造型緩沖缸等組成。轉(zhuǎn)運車1把空砂箱和平板小車一起移入分箱機2,2松開箱卡依次提起上下箱,提升上下箱時油缸的行程是不同的,油缸的行程是由脈沖編碼器控制的。在造型推送缸3和緩沖缸12相互配合下,上下箱被推上造型輥道,由4和5對砂箱進行清掃和外型檢查。然后進入造型機中心,舉起砂箱完成接箱、加砂、靜壓、壓實和回程起模。輥道上每移動一個鑄型,翻箱機7就翻轉(zhuǎn)180a(正反轉(zhuǎn))。刮砂機9在鑄型移動時對砂箱背面進行刮砂,然后鑄型進入移箱機11,11依次抓起上下型分別放在下芯輥道和平板小車上。提起和放下鑄型的油缸是由脈沖編碼器控制的。下芯合箱澆注段主要由中間推送缸、中間緩沖缸、下芯輥道、銑澆口機、扎氣眼機、下芯機和合箱機組成。主要完成銑澆口、扎氣眼、下芯和合箱。合箱機18夾緊并提起上型翻轉(zhuǎn)180a,在中間推送缸13和緩沖缸19的作用下鑄型向前移動一個位置,(移箱機把上型放在這留下的空位)。下型移進合箱機18,把上型放下合箱,并卡緊箱卡。穿梭小車依次自動把組裝的砂芯送進下芯機,能識別下型的下芯機16抓起砂芯放入下型。扎氣眼機15自下向上在上型背面扎出排氣孔。銑澆口機14自下向上在上型背面銑出澆口杯,再沿x或y軸移動,并與直澆道接通。澆口杯的位置在x、y、z軸三個方向可調(diào)。在推送缸29和緩沖缸24的相互配合下,鑄型再向前移動一個位置,空砂箱被推上返回段,澆好的鑄型被推上轉(zhuǎn)運車23,同時空砂箱被推上轉(zhuǎn)運車1,平板小車和上箱分別進入移箱機和合箱機。冷卻段主要由轉(zhuǎn)運車28、20、23,推送缸22、緩沖缸30、提升站21和31、推送/緩沖缸25和32、一條一層和一條三層的冷卻帶組成。轉(zhuǎn)運車28和23同時移到1號冷卻帶,冷卻的鑄型被推上轉(zhuǎn)運車28,然后轉(zhuǎn)運車24和28返回。轉(zhuǎn)運車20把澆好的鑄型移入2號冷卻帶。在25和32配合下,鑄型被推上提升臺21,然后轉(zhuǎn)運車20返回,21和31同時上升至3號或4號冷卻帶。在25和32相互配合下,鑄型被推上3號或4號冷卻帶,然后提升站21和31下降至2號冷卻帶。返回捅箱段主要由推送缸29、緩沖缸24、捅箱缸26和轉(zhuǎn)運車1組成。完成捅箱和砂箱返回。捅箱機26提起砂箱移至捅頭上方,捅箱缸自下向上捅出砂胎,再由推送缸推到落砂機上,空砂箱再放回平板小車上。2靜壓造型機設(shè)計方案靜壓造型機采用焊接構(gòu)件和型材構(gòu)成的六立柱式結(jié)構(gòu),壓縮空氣罐和靜壓閥在其上面,中間為砂箱輥道,下面為工作臺,加砂斗和多觸頭在砂箱輥道和氣包之間來回穿梭,模板轉(zhuǎn)臺在砂箱輥道和工作臺之間來回旋轉(zhuǎn),整個靜壓造型機由二根300mm×400mm×24mm的H型鋼支撐(圖2)。2.1靜壓閥和工作臺機架采用焊接構(gòu)件和型材構(gòu)成一個穩(wěn)固的六立柱封閉框架。六根立柱為305mm×340mm的H型鋼,上下橫梁均各用二根300mm×520mm大型H型鋼。上橫梁上安裝有壓縮空氣罐、靜壓裝置,下橫梁支撐工作臺,中間二根25號槽鋼裝有砂箱輥道,上部二根140mm×260mm的長方形管材構(gòu)成加砂斗和多觸頭穿梭輥道。靜壓裝置由壓縮空氣罐、靜壓閥、導(dǎo)流管和通氣框等組成。多觸頭裝在通氣框內(nèi),靜壓時壓縮空氣從氣罐中流出,經(jīng)靜壓閥、導(dǎo)流管均勻地分布在通氣框內(nèi),再經(jīng)多觸頭的縫隙進入加砂框,穿過砂層從模板上的排氣塞排出。靜壓閥(圖3)的開閉由其上部的油缸控制,油缸的升降由一個二位四通電磁閥控制。靜壓閥的開口大小和開啟速度可通過彈簧預(yù)緊力的大小來調(diào)節(jié)。閥的開啟時間可在0.1～1.5s之間調(diào)節(jié),靜壓閥的進出口管徑為?250mm,壓縮空氣罐容積為5m3。加砂斗內(nèi)壁鑲聚四氟乙烯薄板防粘砂,砂定量用電子秤稱量,放砂采用百葉閘門,加砂框內(nèi)壁也鑲聚四氟乙烯薄板。壓實采用主動式多觸頭,共有48個觸頭。靜壓造型機觸頭油缸缸徑為?63mm,行程275mm,觸頭底部鑲聚四氟乙烯薄板防粘砂。周邊觸頭面積比中間觸頭小,以保證砂箱邊緣獲得較高的壓實比壓。改變比例壓力閥電流大小,使壓實油壓變化。作用在上下砂型上的壓實比分別可在0～1.2MPa范圍內(nèi)調(diào)節(jié),保壓時間可按需要設(shè)定。工作臺為鋼板焊接的長方形結(jié)構(gòu)(1350mm×960mm×340mm),底部中間裝有一個?200mm的舉升油缸,四角裝有四根?160mm導(dǎo)向桿,工作臺正面和背面裝有模板框夾緊裝置。工作臺處于最下面時,夾緊裝置被固定在機架上的滾輪壓住,是松開狀態(tài)。工作臺一上升,夾緊裝置被彈簧拉緊,把模板框鉤緊在工作臺上。工作臺上升至最高時,四只楔形塊在油缸的驅(qū)動下,插入導(dǎo)向桿的底部,靜壓和壓實時工作臺承受的巨大的沖力通過導(dǎo)向桿傳到機架上,避免了液壓系統(tǒng)采用高壓油路,大大簡化了液壓系統(tǒng)。模板轉(zhuǎn)臺由兩根140mm×260mm的長方形管材和構(gòu)件焊成H型的框架,用于支撐上下模板框和模板,在油缸的驅(qū)動下,模板轉(zhuǎn)臺來回180°旋轉(zhuǎn),依次將上模板框和上模板或下模板框和下模板轉(zhuǎn)入或轉(zhuǎn)出造型機。2.2工作臺、轉(zhuǎn)臺接箱:工作臺慢速上升將模板和模板框從模板轉(zhuǎn)臺上舉起并將其夾緊在工作臺上,爾后快速上升,再減速后將輥道上空砂箱接住,再上升將加砂框接住后上升停止。工作臺上升行程由脈沖編碼器監(jiān)控,當(dāng)工作臺接模板、砂箱和加砂框時,脈沖編碼器發(fā)信號給比例換向閥,使工作臺自動減速。工作臺上升的快慢速及速度變化的斜率均可在電控柜上的操作面板OP25上調(diào)整。加砂:加砂斗在油缸驅(qū)動下進入造型機中心,同時多觸頭移出造型機中心,加砂斗百葉閘門打開,加砂后關(guān)閉,加砂斗移出造型機中心。靜壓:工作臺繼續(xù)上升,加砂框頂起通氣框直至頂緊機架,油缸驅(qū)動楔形塊插入工作臺下四根導(dǎo)向桿底部,靜壓閥打開,壓縮空氣經(jīng)通氣框進入加砂框緊實型砂,再從模板上排氣塞排出,同時皮帶向加砂斗內(nèi)定量加砂(稱量)。壓實:通氣框上的排氣閥打開,排出其內(nèi)的殘余氣體,多觸頭向下進行壓實,達(dá)到壓實比壓并保壓一定時間,多觸頭向上縮回。工作臺下降:楔形塊從工作臺下導(dǎo)向桿底部退出,工作臺下降依次完成通氣框分離、加砂框分離、砂箱分離(起模)、模板和工作臺分離。更換模板:模板轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)180°更換另一塊模板,同時造型段推送缸把造好的砂型推出,推入一個空砂箱。對于高度差別較大的模板,可在壓實后再打開靜壓閥使砂型進一步壓實。3監(jiān)控器3.1液壓系統(tǒng)及原理圖除少數(shù)必須用氣動控制的外,全線采用液壓傳動,集中泵站。泵站設(shè)在造型機旁的地下室內(nèi),總流量(工作時)1080L/min,油箱容積為7m3,封閉式、側(cè)面開孔。共安裝了5臺泵,1臺變量柱塞泵,3臺內(nèi)嚙合齒輪泵,1臺循環(huán)泵。油加熱器和冷卻器用于控制油溫在50±2℃范圍,還配有一臺100L活塞式氮氣儲能器,用于平衡壓力油的輸出。用比例方向閥控制高速重載有沖擊的油缸,簡化了液壓回路,增加了緩沖效果,而且調(diào)速方便。用脈沖編碼器監(jiān)控不同行程的油缸。在垂直升降砂箱等舉重油缸的下腔均安裝了平衡閥。液壓系統(tǒng)運行可靠、平穩(wěn)。圖4是造型機工作臺舉升缸的液壓原理圖。a得電工作臺上升,b和c得電工作臺下降。舉升缸的行程用脈沖編碼器監(jiān)控,并通過調(diào)整比例電磁鐵的電流大小來調(diào)整閥芯開口的大小,從而使油缸減速或加速運動。油缸運動的快慢速度以及加速度大小均可在電控柜上調(diào)整。液壓回路簡單可靠。圖5為多觸頭液壓原理圖。當(dāng)壓實比壓要求較小時,a和d得電構(gòu)成差動回路,多觸頭下降壓實砂型。當(dāng)壓實比壓要求較大時,則a和e得電。改變比例壓力閥f電流的大小,就可改變壓實油壓,從而改變壓實比壓的大小。當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓實比壓時,壓力繼電器g發(fā)信號保壓一定時間后,a和e(d)失電,b和c得電,多觸頭上升,達(dá)到一定壓力時h發(fā)信號,壓實結(jié)束。圖6為靜壓裝置的原理圖。a和c得電,靜壓閥打開,通氣框密閉,進行預(yù)緊實。靜壓時間到,則a和c失電,靜壓閥關(guān)閉。b得電,通氣框內(nèi)的殘余空氣排入大氣。3.2故障診斷軟件電控系統(tǒng)為二級控制,上位機用IBMPC/AT計算機,下位機采用西門子PLCS5-115U型可編程序控制器,還配有ALC2001故障診斷軟件。計算機可監(jiān)控全線運行情況,具有故障診斷、顯示分析和存儲以及機器和工藝參數(shù)的設(shè)定、存儲、打印等功能?，F(xiàn)場有7個電控柜,通過電控柜上的控制面板OP25設(shè)置PLC內(nèi)部參數(shù)、機器參數(shù)、工藝參數(shù)、油缸運行速度等,實現(xiàn)控制過程的人機對話。全線控制方式有自動、手動(帶連鎖)和調(diào)整三種。電控系統(tǒng)運行可靠、故障低、維修方便。4液壓系統(tǒng)的特點(1)靜壓造型工藝生產(chǎn)的鑄型不僅在分型面上,而且在垂直面上硬度高且分布均勻。特別在吃砂量為30mm的型腔垂直面上硬度仍可大于80,起模斜度小,鑄件尺寸精度高,表面粗糙度高,特別適合生產(chǎn)復(fù)雜的薄壁鑄件。(2)采用電子稱量裝置和砂分布調(diào)節(jié)器,散落砂少,約為8%,節(jié)約型砂。(3)在靜壓和壓實時,采用油缸驅(qū)動楔形塊,插入工作臺下四根導(dǎo)向桿的底部,使工作臺承受的巨大沖擊力通過導(dǎo)向桿傳到機架上,大大簡化了液壓系統(tǒng)。(4)全線共有7個油缸要求有不同的行程,均用脈沖編碼器監(jiān)控,行程精度可控制在±1mm內(nèi)。其他油缸只有一個行程,因此距離控制精度高。(5)液壓系統(tǒng)較多地使用比例閥、錐閥、內(nèi)嚙合齒輪泵等,簡化了液壓回路,減少了元件數(shù)量,保證了液壓系統(tǒng)運行平穩(wěn)、可靠。(6)先進的電控系統(tǒng),能通過計算機對機器參數(shù)、工藝參數(shù)進行設(shè)定,并能對全線運行情況進行監(jiān)控,具有故障分析、顯示、統(tǒng)計、打印等功能。(7)全線布置緊湊,占地面積少。5改進砂、擋砂盤(1)由于合箱機帶上箱翻轉(zhuǎn),合箱機提起上箱翻轉(zhuǎn)時,下箱正進入合箱機,上箱的散落砂正落入下箱內(nèi)。為此把程序進行了修改,等上箱翻轉(zhuǎn)完后,下箱才進入合箱機。(2)銑出的澆口杯內(nèi)浮砂較多。這是由于銑刀沿z軸銑入砂箱一定深度后,再沿x軸或y軸運動,銑落的砂在離心力的作用下正好粘在已銑好的澆口杯內(nèi)。為此對程序進行了修改,使銑刀沿原來的運動軌跡返回,清除澆口杯內(nèi)的浮砂。(3)銑刀改進前刀座隨軸一起旋轉(zhuǎn)而擋砂盤不轉(zhuǎn)(圖7),砂子從軸和擋砂盤的間隙進入,使軸承和軸磨損。改進后,刀座和擋砂盤焊在一起隨軸轉(zhuǎn)動,砂子就不會落入軸