德国HWS 公司的EFA2SD6 静压造型自动线

1 德国HWS 公司静压造型线从德国HWS 公司进口了一条EFA2SD6 静压造型自动线,主要用于发动机的铸件生产。

该线的设计生产率为80 整型/ h，设备运转情况良好,可靠性高,故障率低,每天两班生产,日产量在1000 箱以上，年产量为20000万吨汽车配件。

1. 1 静压造型线的主要参数砂箱内尺寸1300mm ×900mm ×350/ 350 mm生产率80 整型/ h循环砂箱/ 小车数190 副/ 195 辆全线总功率340kW液压定量泵3 台,360L/ min液压变量泵1 台,360L/ min储能器1 台,100L齿轮循环泵1 台,450L/ min1. 2 静压造型线的组成及工艺流程全线由造型段、下芯合箱浇注段、冷却段和返回捅箱段组成。

造型段主要由分箱机、造型推送缸、造型辊道、空箱清扫机、静压造型机、翻箱机、移箱机、造型缓冲缸等组成。

转运车1 把空砂箱和平板小车一起移入分箱机2 ,2 松开箱卡依次提起上下箱,提升上下箱时油缸的行程是不同的,油缸的行程是由脉冲编码器控制的。

在造型推送缸3 和缓冲缸12 相互配合下,上下箱被推上造型辊道,由4 和5 对砂箱进行清扫和外型检查。

然后进入造型机中心,举起砂箱完成接箱、加砂、静压、压实和回程起模。

辊道上每移动一个铸型,翻箱机7 就翻转180Ü(正反转) 。

刮砂机9 在铸型移动时对砂箱背面进行刮砂,然后铸型进入移箱机11 ,11 依次抓起上下型分别放在下芯辊道和平板小车上。

提起和放下铸型的油缸是由脉冲编码器控制的。

下芯合箱浇注段主要由中间推送缸、中间缓冲缸、下芯辊道、铣浇口机、扎气眼机、下芯机和合箱机组成。

主要完成铣浇口、扎气眼、下芯和合箱。

合箱机18 夹紧并提起上型翻转180Ü,在中间推送缸13 和缓冲缸19 的作用下铸型向前移动一个位置, (移箱机把上型放在这留下的空位) 。

下型移进合箱机18 ,把上型放下合箱,并卡紧箱卡。

穿梭小车依次自动把组装的砂芯送进下芯机,能识别下型的下芯机16 抓起砂芯放入下型。

扎气眼机15 自下向上在上型背面扎出排气孔。

铣浇口机14 自下向上在上型背面铣出浇口杯,再沿x 或y 轴移动,并与直浇道接通。

浇口杯的位置在x 、y 、z 轴三个方向可调。

在推送缸29 和缓冲缸24 的相互配合下,铸型再向前移动一个位置,空砂箱被推上返回段,浇好的铸型被推上转运车23 ,同时空砂箱被推上转运车1 ,平板小车和上箱分别进入移箱机和合箱机。

冷却段主要由转运车28、20、23 ,推送缸22、缓冲缸30、提升站21 和31、推送/ 缓冲缸25 和32、一条一层和一条三层的冷却带组成。

转运车28 和23同时移到1 号冷却带,冷却的铸型被推上转运车28 ,然后转运车24 和28 返回。

转运车20 把浇好的铸型移入2 号冷却带。

在25 和32 配合下,铸型被推上提升台21 ,然后转运车20 返回,21 和31 同时上升至3 号或4 号冷却带。

在25 和32 相互配合下,铸型被推上3 号或4 号冷却带,然后提升站21和31 下降至2 号冷却带。

返回捅箱段主要由推送缸29、缓冲缸24、捅箱缸26 和转运车1 组成。

完成捅箱和砂箱返回。

捅箱机26 提起砂箱移至捅头上方,捅箱缸自下向上捅出砂胎,再由推送缸推到落砂机上,空砂箱再放回平板小车上。

2 静压造型机静压造型机采用焊接构件和型材构成的六立柱式结构,压缩空气罐和静压阀在其上面,中间为砂箱辊道,下面为工作台,加砂斗和多触头在砂箱辊道和气包之间来回穿梭,模板转台在砂箱辊道和工作台之间来回旋转,整个静压造型机由二根300mm ×400mm ×24mm 的H 型钢支撑。

2.1组成机架采用焊接构件和型材构成一个稳固的六立柱封闭框架。

六根立柱为305mm ×340mm 的H 型钢,上下横梁均各用二根300mm ×520mm 大型H 型钢。

上横梁上安装有压缩空气罐、静压装置,下横梁支撑工作台,中间二根25 号槽钢装有砂箱辊道,上部二根140mm ×260mm 的长方形管材构成加砂斗和多触头穿梭辊道。

静压装置由压缩空气罐、静压阀、导流管和通气框等组成。

多触头装在通气框内,静压时压缩空气从气罐中流出,经静压阀、导流管均匀地分布在通气框内,再经多触头的缝隙进入加砂框,穿过砂层从模板上的排气塞排出。

静压阀的开闭由其上部的油缸控制,油缸的升降由一个二位四通电磁阀控制。

静压阀的开口大小和开启速度可通过弹簧预紧力的大小来调节。

阀的开启时间可在0. 1～1. 5s 之间调节,静压阀的进出口管径为<250mm ,压缩空气罐容积为5m3 。

加砂斗内壁镶聚四氟乙烯薄板防粘砂,砂定量用电子秤称量,放砂采用百叶闸门,加砂框内壁也镶聚四氟乙烯薄板。

压实采用主动式多触头,共有48 个触头。

静压造型机触头油缸缸径为<63mm , 行程275mm ,触头底部镶聚四氟乙烯薄板防粘砂。

周边触头面积比中间触头小,以保证砂箱边缘获得较高的压实比压。

改变比例压力阀电流大小,使压实油压变化。

作用在上下砂型上的压实比分别可在0～1. 2MPa 范围内调节,保压时间可按需要设定。

工作台为钢板焊接的长方形结构(1350mm ×960mm ×340mm) ,底部中间装有一个<200mm 的举升油缸,四角装有四根<160mm 导向杆,工作台正面和背面装有模板框夹紧装置。

工作台处于最下面时,夹紧装置被固定在机架上的滚轮压住,是松开状态。

工作台一上升,夹紧装置被弹簧拉紧,把模板框钩紧在工作台上。

工作台上升至最高时,四只楔形块在油缸的驱动下,插入导向杆的底部,静压和压实时工作台承受的巨大的冲力通过导向杆传到机架上,避免了液压系统采用高压油路,大大简化了液压系统。

模板转台由两根140mm ×260mm 的长方形管材和构件焊成H 型的框架,用于支撑上下模板框和模板,在油缸的驱动下,模板转台来回180°旋转,依次将上模板框和上模板或下模板框和下模板转入或转出造型机。

2.2工作过程接箱:工作台慢速上升将模板和模板框从模板转台上举起并将其夹紧在工作台上,尔后快速上升,再减速后将辊道上空砂箱接住,再上升将加砂框接住后上升停止。

工作台上升行程由脉冲编码器监控,当工作台接模板、砂箱和加砂框时,脉冲编码器发信号给比例换向阀,使工作台自动减速。

工作台上升的快慢速及速度变化的斜率均可在电控柜上的操作面板OP25 上调整。

加砂:加砂斗在油缸驱动下进入造型机中心,同时多触头移出造型机中心,加砂斗百叶闸门打开,加砂后关闭,加砂斗移出造型机中心。

静压:工作台继续上升,加砂框顶起通气框直至顶紧机架,油缸驱动楔形块插入工作台下四根导向杆底部,静压阀打开,压缩空气经通气框进入加砂框紧实型砂,再从模板上排气塞排出,同时皮带向加砂斗内定量加砂(称量) 。

压实:通气框上的排气阀打开,排出其内的残余气体,多触头向下进行压实,达到压实比压并保压一定时间,多触头向上缩回。

工作台下降:楔形块从工作台下导向杆底部退出,工作台下降依次完成通气框分离、加砂框分离、砂箱分离(起模) 、模板和工作台分离。

更换模板:模板转台旋转180°更换另一块模板,同时造型段推送缸把造好的砂型推出,推入一个空砂箱。

对于高度差别较大的模板,可在压实后再打开静压阀使砂型进一步压实。

3 控制系统3. 1 液压和气动系统除少数必须用气动控制的外,全线采用液压传动,集中泵站。

泵站设在造型机旁的地下室内,总流量(工作时) 1080L/ min ,油箱容积为7m3 ,封闭式、侧面开孔。

共安装了5 台泵,1 台变量柱塞泵,3 台内啮合齿轮泵,1 台循环泵。

油加热器和冷却器用于控制油温在50 ±2 ℃范围,还配有一台100L 活塞式氮气储能器,用于平衡压力油的输出。

用比例方向阀控制高速重载有冲击的油缸,简化了液压回路,增加了缓冲效果,而且调速方便。

用脉冲编码器监控不同行程的油缸。

在垂直升降砂箱等举重油缸的下腔均安装了平衡阀。

液压系统运行可靠、平稳。

举升缸的行程用脉冲编码器监控,并通过调整比例电磁铁的电流大小来调整阀芯开口的大小,从而使油缸减速或加速运动。

油缸运动的快慢速度以及加速度大小均可在电控柜上调整。

液压回路简单可靠。

3. 2 电控系统电控系统为二级控制,上位机用IBM PC/ AT 计算机,下位机采用西门子PLC S52115U 型可编程序控制器,还配有ALC2001 故障诊断软件。

计算机可监控全线运行情况,具有故障诊断、显示分析和存储以及机器和工艺参数的设定、存储、打印等功能。

现场有7 个电控柜,通过电控柜上的控制面板OP25 设置PLC 内部参数、机器参数、工艺参数、油缸运行速度等,实现控制过程的人机对话。

全线控制方式有自动、手动(带连锁) 和调整三种。

电控系统运行可靠、故障低、维修方便。

4 静压造型线特点(1) 主机采用静压造型，无震击，无噪音，生产环境好。

静压造型工艺生产的铸型不仅在分型面上,而且在垂直面上硬度高且分布均匀。

特别在吃砂量为30mm 的型腔垂直面上硬度仍可大于80 ,起模斜度小,铸件尺寸精度高,表面粗糙度高,特别适合生产复杂的薄壁铸件。

(2) 采用电子称量装置和砂分布调节器,散落砂少,约为8 % ,节约型砂。

(3) 全线采用分区域控制，有手动也有自动，减少了故障率，便于组织生产，提高生产率。

也就是说，在某一段时间内，某一控制段出现故障，在排除故障的同时，其它控制段可继续正常运行。

在静压和压实时,采用油缸驱动楔形块,插入工作台下四根导向杆的底部,使工作台承受的巨大冲击力通过导向杆传到机架上,大大简化了液压系统。

运行动力采用液压、气动、机动相结合的方式。

砂箱运行采用机动边辊；造型、脱型采用液压翻箱、合箱、接底板等采用气动。

(4) 全线共有7 个油缸要求有不同的行程,均用脉冲编码器监控,行程精度可控制在±1mm 内。

其他油缸只有一个行程,因此距离控制精度高。

(5) 液压系统较多地使用比例阀、锥阀、内啮合齿轮泵等,简化了液压回路,减少了元件数量,保证了液压系统运行平稳、可靠。

(6) 浇注段、冷却段采用步进式控制方式，即每副砂箱有一套机动边辊，前副砂箱到位后，后副砂箱才开始运行，达到无撞击，延长砂箱及设备使用寿命之目的。

先进的电控系统,能通过计算机对机器参数、工艺参数进行设定,并能对全线运行情况进行监控,具有故障分析、显示、统计、打印等功能。

(7) 脱型机的砂箱输送采用液压马达作动力，达到既能进又能退的目的；纵向移箱全部采用机动小车；脱型与分箱一次完成，合箱与打卡一次完成．(8) 全线采用敞开式布置方式，结构紧凑、占地面积少。