我公司年产40万台发动机新工厂建成投产，其中铸造车间采用了日本新东工业的ACE—5静压自动造型线。该造型线用于生产发动机缸体、曲轴、飞轮，造型能力可达箱/小时。

　　一、静压造型线

　　１．造型线主要参数

　　（1）造型机型号：ACE—5型；造型方式：上下型交替造型方式、气流加沙和复合压实；压实压力：Max.98N/cm2；气流压力：10～20N/cm2。

　　（2）模型更换方式全自动，驱动辊方式；更换时间：循环内。

　　（3）砂箱尺寸箱内尺寸：mm×mm×mm（长、宽、高）；箱外尺寸：mm×mm；合箱方式：销、套配合。

　　（4）造型能力Max.34s/型（型/h）

　　（5）每箱砂量不考虑溢砂和模型部分约kg。

　　（6）循环砂箱全线共套，可浇注砂箱12套，冷却段砂箱套。

　　2.造型线的组成及工艺流程

　　（1）ACE—5造型线组成全线由5部分组成：造型段、下芯合箱浇注段、冷却段、捅箱段及运砂系统(见图1)。

图1

1.鳞板输送机2.定盘推送缸3.冷却缓冲缸4.冷却转运台车　5.冷却推送缸6.浇注缓冲缸　7.冷却转运台车　8.浇注机　9.浇注砂箱轨道　10.砂箱缓冲缸11.合箱机12.转运台车13.浇注推送缸　14.翻箱机15.下芯装置　16.造型辊道　17.定盘缓冲缸18.转运台车　19.铣浇口装置　20.刮砂装置　21.翻箱机22.扎气眼装置　23.定盘轨道　24.钻气眼装置　25.静压造型机26.分箱机27.定盘转运台车28.砂箱推送缸29.捅箱装置30.振动落砂机31.振动输送机　32.送砂皮带　33.机械手34.振动落砂机

　　造型段主要由分箱机、砂箱推送缸、定盘推送缸、定盘缓冲缸、定盘轨道、造型辊道、静压造型机、钻气眼装置、扎气眼装置、翻箱机、铣浇口装置、刮砂装置及转运台车等组成。

　　下芯合箱段主要由下芯装置、翻转机、砂箱缓冲缸、转运台车及合箱机组成。

　　浇注段主要由浇注推送缸、浇注砂箱轨道、浇注缓冲缸和浇注机组成。

　　冷却段主要由4套推送缸、4套缓冲缸、4条轨道及2台转运台车组成。

　　捅箱段主要由捅箱装置、2台振动落砂机、1台振动输送机、1台鳞板输送机及1台机械手组成。

回砂系统主要由1台振动输送机、4台皮带输送机、1台双向皮带输送机组成。

　　（2）造型线的工艺流程混好的型砂通过皮带机送入造型砂斗，经过双向给料送入造型机；砂箱推送缸将空砂箱推送到造型机下，分别造上型、下型；砂型通过钻气眼装置，扎气眼装置，再由翻箱机翻箱；而后铣浇口，型背面刮砂；下型与定盘组合。

　　砂型通过人工下芯段，进行人工下机油泵芯、过滤网、喷表面强化剂、检查型面等作业；然后进行上型翻箱，再合箱。

　　推送缸将砂箱送入浇注段轨道，自动浇注车进行浇注作业。

　　浇注完成的砂箱由转运台车送入冷却段，4套推送缸分别将砂箱送入4条冷却轨道进行冷却。

　　砂箱由转运台车送出冷却段，推送缸推入捅箱装置，捅出铸件；铸件经过振动落砂机、振动输送机，进入鳞板输送机；机械手将鳞板输送机上的铸件夹入输送悬链进入下一工序；旧砂经过二级振动落砂机进入回砂系统；空砂箱推送至分箱机分箱，最后进入下一循环。

　　二、基于ACE造型线的质量控制

　　铸造产品的质量缺陷成因比较复杂，各种条件相互交叉影响，往往是几种因素影响一种质量缺陷或一种因素影响几种质量缺陷。我们对造型可能产生的铸件质量缺陷与砂型缺陷的设备问题点进行分析，理清关键质量控制点。

　　控制点1：造型机进砂滑门（见图2）。

　　图2

　　对造型机进砂滑门需定期检查，保证密封、辊轮、门体严密无漏气，避免气流加砂时漏气、漏砂，保证加砂效果及砂型紧实。

　　控制点2：造型机预填框排气塞（见图3）。

　　图3

　　排气塞易发生堵塞，需每天清理，无法清理的更换，保证加砂过程顺畅，保证型砂填充效果，避免型面硬度不足。

　　控制点3：造型机型板框、预填框密封（见图4）。

　 　　图4

　　造型加砂过程中，型板框密封与预填框密封紧密接触，保证不漏气漏砂。此两处都应定期检查，必要时更换，保证加砂及压实效果，进而保证砂型表面的质量。

　　控制点4：造型机压实头密封（见图5）。

　　图5

　　压实过程中，压实头密封防止型砂从预填框与压实头的缝隙中漏出。此密封条为长孔安装，可以调整位置，需定期调整保证密封条与预填框间隙≤0.5mm，必要时需更换。这样，保证预填框与压实头间隙无漏砂，进而保证压实效果及型面质量。

　　控制点5：造型机加砂口（见图6）。

　　图6

　　此两个长条形出口，用于气流加砂。对于加砂口的尺寸也有一定的要求，加砂口宽度≤34mm。这样就改善了气流加砂的填充效果，保证了造型后的型面质量。故需定期对气流加砂口尺寸进行检查，过度磨损需更换加砂口衬板。

　　控制点6：脱模剂喷头（见图7）。

　　图7

　　脱模剂喷头设置在预填框上，前侧、后侧各设置两个。此喷头为气动喷头，以压缩空气为动力喷射。可通过参数设定调整喷射时长进而控制脱模剂喷量。需定期检查喷头及脱模剂管路，保证通畅，避免堵塞影响脱模剂喷涂，保证起模效果，以免型面破损。

　　控制点7：型板框内定位销，型板框定位销、套，砂型定位销、套。

　　型板框内定位销、套用于定位型板，保证型板与型板框的相对位置；型板框设置两个定位销，合箱造型时保证砂箱与型板的相对位置；上砂箱设置两个定位销，下砂箱设置两个定位销套，保证合箱后上下砂型的相对位置。此三处共同控制上下砂型的相对位置，控制铸件上下型错偏量，故需定期检查磨损量，超差时更换。为方便检查需设计制作专用检具。

　　控制点8：定盘清扫装置(见图8)。

　　图8

　　定盘清扫装置清扫部分由三排刮板组成，第一排为钢质刮板，用于清扫定盘上平面；第二排为钢质刮板，用于清扫定盘凹槽；第三排为耐磨橡胶齿形刮板，用于同时清理平面及凹槽的残留砂。三排刮砂板同时被气缸驱动，同时动作刮砂。

　　定盘清扫装置保证了定盘表面清洁无残留砂，避免因残留砂使下砂箱产生倾斜，在合箱时造成损坏型面的现象，避免影响铸件品质。故需定期检查，确认刮板磨损程度，是否满足清扫干净的要求，必要时更换，保证砂型质量。

　　控制点9：砂型背面刮砂刀（见图9）。

　　图9

　　刮砂刀全长1.7m，分成10段。85mm的小刮刀安装在刮砂刀支座上。刮砂刀本身不动，砂箱沿轨道运动时产生相对运动，完成刮砂动作。刮砂刀选用40Cr材料并淬火，支座可以上下调整，保证刮砂刀韧与砂箱边缘距离小于2mm。

　　当刮砂刀韧磨损影响影响刮砂效果时，需更换。如刮砂不良易造成砂箱倾斜影响合箱，易出现型面破损等缺陷。故此处需定期检查，定期调整刮砂刀或更换。

　　控制点10：钻气眼装置和扎气眼装置。

　　钻气眼装置为伺服电动机钻铣装置，可设定转速，自动按设定位置钻孔。一个节拍内在两个工位完成一个砂型的前、后半型的钻孔工作，34s节拍内可钻8个孔。

　　扎气眼装置设置两套针板分布于砂箱轨道两侧，根据模型的不同自动选择其中一套针板，通过油缸下压作业。

　　如气眼不通易造成排气不畅，使铸件产生气孔缺陷。因此，需每天检查气孔是否通畅，检查针和钻头是否弯曲或磨损，适时更换，保证铁液排气顺畅，避免铸件气孔缺陷的产生。

　　控制点11：下芯装置的定位销、套和关节轴承（见图10）。

　　图10

　　下芯夹具从组芯胎具中取芯时，向砂型中下芯时都要通过定位销、套定位；下芯移动小车通过关节轴承组连接下芯夹具，形成万向活接头，保证了下芯装置的准确定位。

　　对于下芯装置的定位销、套和关节轴承组要定期检查，确保定位销、套在磨损范围内，确保关节轴承组活动灵活，必要时更换。这保证了下芯的位置精度，避免铸件尺寸超差，避免因下芯不良发生的型面损坏而产生的多肉、砂眼等缺陷。

　　控制点12：造型机转台衬板（见图11）。

　　图11

　　造型机转台衬板为聚氨酯材料，起到缓冲和保护转台的作用。如衬板磨损易造成型面水平度异常或砂台过高，影响合箱的稳定，可能造成砂型损坏，影响铸件质量。

　　需定期检查转台衬板，保证无过度磨损或缺失，必要时更换衬板。

　　控制点13：型面检查。

　　造型线下芯工位前设置下过滤网、小

芯的工位，该工位需严格对每个型面进行检查，发现型面缺陷及时剔除该型，避免浇注缺陷砂型造成不良铸件。

　　控制点14：铣浇口处。

　　铣浇口装置（见图12）为液压马达驱动，由按照浇口杯的形状需求制作的浇口刀进行钻铣；浇口刀材质选用40Cr，并淬火处理。为保证浇口壁面光滑无浮砂，要求浇口刀加工韧面锋利，故需定期更换浇口刀。

　　另外在合箱工位前设置一工位，对浇口杯进行吹净作业，避免因浮砂而产生的铸件砂眼缺陷。

　　图12

　　三、关于质量控制的改善

　　（1）铣浇口刀的改善最初的浇口刀为桃形，形成的浇口杯侧壁为弧形，直浇道位于中心，铁液注入浇口杯中易形成涡流，不利于铁液充型的稳定，易产生砂眼等铸件缺陷。将浇口刀改为梯形（见图13），并且使直浇道偏离浇口杯的中心，这样浇注时铁液会先接触浇口杯水平底面，再流入直浇道，使铁液充型更加稳定。

　　图13

　　另外，浇口刀的横向尺寸增加了20mm，这样浇口杯直径增大，杯内铁液重量增加，进而增强了浇口杯压头的作用，促进了补缩效果，降低了曲轴大头产生缩孔缺陷的可能。

　　（2）砂型背面刮砂处增加压轮砂型背面刮砂的过程刮砂刀固定，靠砂箱运动完成。刮砂过程中只单靠砂箱的自重容易造成刮砂不良，使砂箱抬起，刮砂面产生斜面。这样导致砂箱水平度不够，合箱时产生砂型缺陷。为了解决这一问题，在砂箱轨道两侧加装两个压轮压住砂箱边缘，保证在刮砂过程中砂箱不会上浮，以确保水平度。

　　（3）掉销检测装置砂箱长期使用，定位销会由于振动而脱落，如未及时发现就会发生铸件错偏的质量缺陷。故在砂箱辊道（合箱前）上安装定位销检测装置。该装置使用三个接近开关，使用PLC控制。其中一个接近开关检测出砂箱到位时，当其余两个接近开关同时检测到砂箱定位销时蜂鸣器无反应，说明两个销子都完好；当任一销子脱落，其中任何一个接近开关检测不到时，蜂鸣器报警。这样可及时安装定位销，避免铸件缺陷。

　　（4）捅箱行程改善　捅箱处使用油缸捅箱，因捅箱压头与接收铸件的落砂机距离过近，容易压到缸体铸件，产生铸件裂纹或少肉。

　　将控制捅箱行程的下限位提高（见图14），使捅箱压头与铸件有一定距离，避免铸件缺陷。

　　图14

　　四、结语

　　铸造产品的质量缺陷成因复杂，往往由多个因素共同影响，原因查找难度较大。任何一点条件变化都可能导致质量问题，因此在生产过程中对各个质量环节的严格控制就显得尤为重要，我们称之为条件管理。本文通过对实际生产环节的研究和总结，对目前行业内广泛使用的静压自动造型线的各质量控制点进行了分析，并论述了相关改善过程，希望能为同行业的企业提供参考。

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