自动造型线的组成部分及辅机简介

（一） 平板小车输送带的横向转运车

图1-106中将装载有铸型的平板小车从浇注带转运到某一冷却带的横向转运车 （见图1-107）是平板小车输送带的一个关键组成部分。横向转运车应能迅速平稳地转运铸型，同时其上的轨道还要与浇注带、各条冷却带的固定轨道准确地接轨。因此，它在运动过程中要经过启动、加速、匀速、减速、制动等阶段。在冷却带数量多、横向运输距离长的情况下，横向转运车的工作周期制约着造型线的生产率。

横向转运车的驱动采用液压马达或者交流伺服电机。

（二） 翻箱机和合箱机

翻箱机的作用是将造好的下型翻转180°。造好的上型往往也要翻转180°，目的是检查砂型有无缺损，然后再翻回原状。常用的滚筒式翻箱机如图1-108所示。砂型在翻转过程中特别是在启动和到位时要平稳而无冲击，以保证不致损坏砂型。

图1-109所示为一种合箱机。它有2个液压操纵的预对中销使上砂型在合箱机上定位，然后再由固定在上砂箱上的定位销及固定在下砂箱上的定位套/导向套来实现上箱、下箱的定位。

图1-110为另一种上箱转运—合箱机。

（三） 浇口杯的制造

在上砂型中已做出直浇口时，其上部的浇口杯的制造有以下几种途径。

（1）若压头是平的，则采用浇口杯模样来压出。

（2）采用其他造型方法时，由铣浇口杯装置铣出。

通常一条造型线上所使用的各种型板其直浇口的位置是变动的，因此有以下一些解决方案。

（1）铣刀机构的位置调整由手工进行（见图1-111）。

（2）有时装有多个铣浇口机构，根据模板上的直浇口的位置运行其中之一。

（3）铣浇口机构可根据直浇口的位置进行自动调整。同时，铣浇口机构也可在X 轴及Y轴方向进行铣切。通过铣刀头在水平面及垂直方向的移动可以做出具有不同几何形状的浇口杯（见图1-112）。

图1-105　由一台高密度砂型造型机组成的自动造型线

图1-106　由2台高密度砂型造型机组成的自动造型线

1、2—造型机；3、4—模板更换装置；5—翻箱机；6—上箱转运；7—下芯段；8—上箱运送；9—钻气孔机；10—上箱翻箱机；11一合箱机；12—压铁机；13—浇注段；14、16—横向转运机；15—冷却段；17—落砂装置；18—平板小车清扫机；19—砂箱清扫机

图1-107　2种横向转运车

图1-108　翻箱机

（a）示意图；（b）实物照片

（四） 在上型钻通气孔装置

通常采用以下方法来在上型开通气孔。

（1）当通气孔位置固定不变时，采用固定的钻孔机。

（2）当通气孔位置变化时，采用机械手式钻孔机 （见图1-113）。在上型静止不动时，可以方便地钻出多个通气孔（一般钻一个孔需时3s）。

（3）有时并排安装着2套钻孔机，其中有一个在工作，另一个在静止状态下进行钻头的安装调整（见图1-114）。

（五） 砂箱设计及压重技术

图1-109　合箱机

图1-110　上箱转运—合箱机

图1-111　手动调整的铣浇口杯机

由于高密度造型过程伴随着很大的紧实力，所以其所用的砂箱的刚度极为重要。如果砂箱刚度不够，在造型时砂箱有较大的弹性变形，就可能导致砂型在造型紧实过程结束后或起模时损坏。意大利Hansberg公司认为，为了防止型腔变形，砂箱壁在高密度造型系统造型时施加的侧向力作用下的最大变形 （挠度）不得超过0.25mm （负荷为0.4MPa）。原瑞士Georg Fischer铸造系统公司认为，当设定砂型壁所受的侧压力Ph＝0.5PV（PV为造型时的垂直紧实压力）时，箱壁的最大变形（挠度）f＜0.15mm/m。

图1-112　2种自动调整的铣浇口杯机(www.xing528.com)

图1-113　机械手式钻气孔机

高密度砂箱有的是铸造的，也有的是用结构钢焊接的。常用的是球墨铸铁砂箱，采用箱体结构（见图1-115），这样既可保证刚度又可减轻重量。

图1-114　并列的2套钻气孔机

图1-115　放在平板小车上的一对砂箱

砂箱设计可采用有限元分析方法。应用计算机模拟将相关部分转化为由网络联结在一起的众多有限元单元构成的几何模型。有限元分析可精确地计算出给定载荷下的应力和变形图形（见图1-116）。

图1-116　用有限元分析方法设计砂箱

（a）网格图；（b）应力和变形图

抵销浇注时液体金属浮力的主要方法有以下三种：①在砂型上加压铁 （见图1 117）；②应用加重的上砂箱 （见图1-118）；③卡紧上、下箱 [见图1-119 （a）。图1 119 （b）所示为一种安装在砂箱的双层壁之间的卡紧器。这样的设计使卡紧器不易在使用过程中受损，不过使砂箱制造比较复杂]。利用压铁时，砂箱结构较简单，但需要一套压铁放、取机构及压铁运输机构。后两种方法，即加重上砂箱及卡紧上、下箱，在工艺上有很大优点，因为几乎在整个上砂型背面都可安排直浇口，同时浇注包或浇注机在操作时不受压铁的阻碍。

图1-117　压铁

（a）铸型和压铁；（b）在浇注线上的铸型和压铁

（六） 冷却技术

图1-118　加重上箱

通常浇注后铸件在砂型内进行冷却然后进行落砂。为了减少昂贵的砂箱数量和节省其维修保养费用，在自动造型线上铸件在浇注后的冷却有时采用下述方法：先让铸件在砂箱内冷却一定时间；然后将铸件和包覆它的砂块从砂箱中捅出，进行二次冷却。二次冷却装置可以是鳞板运输机，或者是运输小车形式的冷却输送机（见图1-120）。每个运输小车可同时运载2～4个砂型。

图1-120 （b）中左上侧为铸件在砂箱内进行冷却；图中左侧中间为将砂型由砂箱中自下而上顶出，然后进入一由钢板焊接而成的无底的箱中，在冷却运输机的平板小车上进行二次冷却。

（七） 落砂技术和砂箱内壁清扫

高密度砂型的落砂有以下两种不同方法。

（1）自上而下地从砂箱中捅出砂型和铸件，然后在落砂架上进行落砂。这种方法比较经济，因为不需要其他运送装置，同时可将砂箱内壁的清扫装置和捅出机构装在一起（见图1-121）。

图1-119　砂箱卡紧器

（a）常用的砂箱卡紧器；（b）安装在砂箱的双层壁内的卡紧器

图1-120　二次冷却装置

（a）平面布置图；（b）实物照片

（2）自下而上地从砂箱中顶出砂型和铸件（见图1-122），这种方法适用于采用二次冷却的场合，因为它不会将砂块破碎。此时需采用单独的砂箱内壁清扫装置（见图1-123）。

落砂时所需的捅 （顶）出铸型的剪切应力P＝0.15MPa（砂箱内表面）。

为使靠近砂箱壁处砂型具有较高的紧实度，高密度造型用的砂型内壁是平的。由于在紧实过程中型砂受到的侧压力使其能很好地附着在箱壁表面。因此，砂箱壁在每次造型前需进行清扫，否则黏结在箱壁的砂层将会在紧实时阻碍型砂的运动，使靠近箱壁处的砂型硬度降低。

图1-121　捅箱机

图1-122　顶箱机

图1-123　砂箱清扫装置

在生产像汽车发动机缸体这种砂芯密集的铸件时，为了避免在型砂中混入大量的树脂芯砂（特别是冷芯盒树脂芯砂），人们在落砂之前首先将上箱取走，然后将带有砂芯的铸件取走。这样就能分别进行铸件落芯和砂箱落砂。有时为了进一步避免黏附在铸件表面的型砂混入溃散的树脂芯砂中，在落芯之前还要将铸件表面的残留型砂刷掉。总之，为了生产优质铸件，所采用的工艺过程是很细致的。