王德志，田永恒

（青島三銳機械制造有限公司，山東 青島 266228）

1 發(fā)動機缸體鑄件精整

發(fā)動機缸體鑄件精整是指，缸體鑄件澆注成型后從落砂開始至鑄件進行精加工之前的一系列鑄件清理工序的總稱。

它包括鑄件落砂、除芯單元；一次粗拋清理單元；表面磨削單元；人工精整單元；二次精拋清理單元；人工檢驗及補焊單元；鑄件涂裝單元和熱處理單元（根據(jù)需要）。典型的缸體鑄件精整工藝布置如圖1所示。鑄件精整工藝流程如圖2。

圖1 某工廠典型缸體鑄件工藝布置圖

圖2 鑄件精整工藝流程

2 鑄件精整工藝流程單元及關(guān)鍵設備選用

2.1 落砂、除芯單元

2.1.1 單元功能

該單元的目的是除去工件表面的面砂和型腔內(nèi)的芯砂，面砂和芯砂分離，分別進入不同的舊砂回收系統(tǒng)，同時除去澆冒口和澆道，并分揀。

面砂通過振動落砂機落砂，芯砂通過振動擊芯機除芯，澆冒口和澆道的除去和分揀有兩種形式：機器分揀或人工分揀。

2.1.2 關(guān)鍵設備

1）輸送式慣性振動落砂機

慣性振動落砂機如圖3，結(jié)構(gòu)形式為單質(zhì)體遠共振結(jié)構(gòu)，振動源為振動電機或振動激振器，可采用上激振、下激振或側(cè)激振形式；箱式激振器應選用專用于鑄件振動落砂機的激振器，其承采用進口軸承，特制的密封結(jié)構(gòu)，適用于高溫、高粉塵連續(xù)生產(chǎn)的嚴酷環(huán)境，可靠性高，使用壽命長；落砂機的激振力可進行無級調(diào)節(jié)。保證落砂機能夠既將砂子落下，又能將工件順利輸送到下一級。絕對不能在工件進入落砂機后，缸體鑄件被破損。根據(jù)生產(chǎn)鑄件工藝的要求，采用不同的柵格形式，保證工件進入落砂機后，工件和砂子不能堆積。根據(jù)工藝要求及現(xiàn)場的實際情況，選擇方便維修的鏈接和振動形式，如電擊采用側(cè)振式等；設計和安裝有合理的除塵罩及隔音室，保證無粉塵溢出現(xiàn)象；落砂機要求運行平穩(wěn)、可靠，傳遞基礎(chǔ)動載小。

2）振擊除芯機

振擊除芯機是近幾年普遍選用的設備，（以青島三銳機械制造有限公司開發(fā)研制的產(chǎn)品為例）其形式為空氣錘作為動力源的振擊除芯機，取代了沿用多年的氣缸為動力源的形式。分為連續(xù)通過式和步進通過式兩種。生產(chǎn)率為50件/h～70件/h。連續(xù)通過式適合于小件，步進通過式適合于中大件。

圖3 慣性振動落砂機

連續(xù)通過式振擊除芯機如圖4，適用于4缸機及以下缸體或缸蓋；結(jié)構(gòu)型式為輥道輸送通過式；生產(chǎn)率：70件/h，雙工位形式（振擊和翻轉(zhuǎn)清砂）生產(chǎn)率高，布置靈活。采用機動輥道自動進、出鑄件。振擊頭及工裝更換方便，振擊參數(shù)可調(diào)，適應范圍廣，缸體、缸蓋均適用。氣動振擊器采用進口產(chǎn)品，可靠性高，使用壽命長。

步進通過式振動擊芯機如圖5，處理工件為四缸及六缸機缸體、缸蓋。結(jié)構(gòu)型式為步進式。生產(chǎn)率為40件/h～50件/h；采用大功率、多氣錘組合振擊工裝，對工件的沖擊更均勻有效，無損傷；采用專門設計的鑄件輸送機構(gòu)自動進、出鑄件，工裝更換方便，振擊參數(shù)可調(diào)。氣動振擊器采用進口產(chǎn)品，可靠性高，使用壽命長。振擊點可根據(jù)工件需要選擇，設備不受限制。如缸體可正反方向均可作為振擊面，振擊缸體曲軸箱結(jié)合面，將出砂口在垂直方向的水套芯及凸輪軸孔的芯砂等全部清除干凈；出砂口在水平方向的水套芯、挺桿芯等可以將內(nèi)部砂芯全部擊碎，脫離鑄件，便于后續(xù)清理。

圖4 L424G型連續(xù)通過式振擊除芯機

圖5 L42412G步進通過式振動擊芯機

2.2 一次粗拋單元

2.2.1 單元功能

一次粗拋是將工件表面和內(nèi)部的氧化皮及粘砂利用拋丸清理機將其清理干凈，便于后續(xù)工序的精整。

2.2.2 關(guān)鍵設備

通常采用的是懸鏈吊鉤式拋丸清理機，按工件行走形式分為：直線通過式和雙行程通過式拋丸清理機；按吊鉤形式分為吊鉤積放式拋丸清理機、吊鉤步進式拋丸清理機和吊鉤連續(xù)式拋丸清理機三種形式。如圖6、圖7。

圖6 吊鉤通過式拋丸清理機

圖7 雙行程吊鉤式拋丸清理機

拋丸機基本參數(shù)為：拋丸工位：2～4（個）；拋丸器數(shù)量：6～12（臺）；拋丸量 ：≥6×400（kg/min）；彈丸速度：≥75m/s；生產(chǎn)率：40～70（鉤 /h）；吊掛形式：懸鏈。

2.2.3 選擇拋丸清理機的技術(shù)要點

1）選擇合理的拋丸器布置。根據(jù)工件參數(shù)和生產(chǎn)率的要求，選擇最佳的拋射帶，使彈丸完全覆蓋工件。一般為 6～12（臺）拋丸器，分為 2～4（個）工位。

2）采用高效大容量的拋丸器，一般要求其每臺拋丸器的拋丸量要足夠大，而且使用壽命長，維修方便。（尤其耐磨件的使用壽命長）

3）嚴格的密封措施，頂部密封和工件進出口密封，均合理有效。

4）好的耐磨件（這點非常重要），是保證設備長期穩(wěn)定運行的重要因素之一。耐磨件包括拋丸室內(nèi)的護板和拋丸器中的耐磨件（葉片、分丸輪、定向套、拋丸器護板等）。室體內(nèi)護板分為傳統(tǒng)的耐磨鑄鐵板和近幾年使用比較多的軋制高錳鋼板（國外產(chǎn)品幾乎全部采用此類鋼板）。

5）選用高效率的分離器，多級分離。對于鑄件清理，其工件表面硬度較高，灰沙較多，最好能夠增加一級磁選分離。國外同類產(chǎn)品大多有磁選。分離器的分離效果好壞，不僅僅影響工件的清理效果，而且影響設備的使用壽命，尤其是耐磨件的使用壽命。

6）對于彈丸回收系統(tǒng)中的提升機、螺旋輸送機、分離器等應設計有檢測及故障報警系統(tǒng)，對于故障可提前預警，確保設備安全、穩(wěn)定、可靠運行。

7）電控系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)安全可靠。

8）配備合理的除塵系統(tǒng)。

2.3 工件磨削單元

2.3.1 單元功能

磨削單元主要是利用各種形式的磨削機，將發(fā)動機缸體鑄件（缸體、缸蓋），箱體鑄件的表面進行磨削，用于清除工件表面毛刺、披縫，澆冒根、氧化皮等。可作為鑄件機加工的初步加工（粗加工），經(jīng)磨削后的工件，在下一步機加工工序時更容易定位、裝夾，同時防止或避免了因工件表面氧化皮過厚，造成機加工時刀具的損壞或磨損加大。

2.3.2 關(guān)鍵設備-磨削機及其特點

上世紀90年代末，國內(nèi)生產(chǎn)了第一臺連續(xù)通過式缸體磨削機，生產(chǎn)率僅為20件/h，后來又生產(chǎn)出單工位磨削機，由于其生產(chǎn)率低，故障率高，沒有被認可，2003年，國內(nèi)生產(chǎn)出第一臺高效雙工位磨削機后，其生產(chǎn)率高達100件/h，被普遍認可推廣，并廣泛地應用。磨削機的使用，大大減輕了手工清理的工作，它不僅效率高，而且清理表面質(zhì)量遠遠好于手工清理。不僅大大減輕了手工清理的工作，提高了生產(chǎn)效率，而且清理表面質(zhì)量遠遠好于手工清理。

磨削機的結(jié)構(gòu)形式有單工位（如圖8）、雙工位（如圖9）、多工位和連續(xù)通過式，根據(jù)具體的工藝要求可選用不同的結(jié)構(gòu)形式。

接客時比較熱鬧。有的坐車來，面包車，轎車都有，有的走路，風塵仆仆。陶興文說，祭奠過去只有一束紙錢，但現(xiàn)在有送花圈的。但也僅止于花圈，云南其他地方經(jīng)常有各種牛馬牲畜、電視、手機、汽車等紙火這里看不到。

圖8 單工位缸體四面/兩面磨削機

圖9 雙工位高效磨削機

缸體磨削機有雙面磨削和四面磨削兩種，缸蓋磨削機有三面磨削和六面磨削兩種機型。

單工位缸體四面/兩面磨削機：工件尺寸范圍：200mm～1200mm；磨削面：2～4（面）。

生產(chǎn)率：30件/h。結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)率低，適合于多品種，小批量生產(chǎn)。

雙工位高效磨削機：工件尺寸范圍：200mm～550mm/450mm～1200mm；磨削面：2面 ～4面；生產(chǎn)率：70件/h～100件/h。結(jié)構(gòu)較復雜，生產(chǎn)率高，適合于大批量生產(chǎn)。

連續(xù)通過缸蓋磨削機如圖10，工件尺寸范圍：1100×（200-550）×（60-150）（mm）；磨削面：3/6面；生產(chǎn)率：60～90（件/h）。生產(chǎn)率高，適于大批量生產(chǎn)。

2.4 人工精整單元

2.4.1 單元功能

經(jīng)過振擊除芯、一次拋丸及表面磨削后的缸體鑄件還需要人工補充清理，將其內(nèi)腔和部分外表面沒有清理干凈或完成的地方進行打磨，精整。

2.4.2 關(guān)鍵設備

1）輸送輥道

經(jīng)過磨削后的工件可以用輥道輸送，輥道分為機動輥道和非機動輥道。根據(jù)具體的生產(chǎn)機工藝要求，選擇不同形式。

2）單元清理室

每個操作位置設計有獨立的單元清理室，清理室內(nèi)設計有清理工作臺、工件夾持機構(gòu)及相關(guān)的清理工具，配備照明系統(tǒng)和獨立的除塵系統(tǒng)。

3）除塵系統(tǒng)

清理車間的除塵是非常重要的，要使清理車間的工作環(huán)境改善，必須設計有合理的除塵系統(tǒng)，每個揚塵點和操作工位均設計有吸風口，并有足夠的風量，配備的除塵器應效率高，效果好。濾筒式除塵器在鑄造和清理車間被大量使用，通過使用情況反應良好，是未來趨勢。

圖10 連續(xù)通過式六面缸蓋磨削機

2.5 二次精拋單元

2.5.1 單元功能

二次精拋是在一次拋丸的基礎(chǔ)上對鑄件的補充表面清理，尤其是對內(nèi)腔的清理，以達到較高的清理質(zhì)量，符合發(fā)動機缸體鑄件產(chǎn)品表面質(zhì)量要求。

2.5.2 關(guān)鍵設備

發(fā)動機缸體鑄件的二次精拋，目前普遍認可的設備機型為鼠龍式拋丸清理機和機械手式拋丸清理機。機械手式拋丸清理機又分為單工位機械手拋丸清理機（潘邦代表機型）和雙工位機械手式拋丸清理機（迪砂代表機型）。

1）鼠龍式拋丸清理機

自上世紀80年代中，我國引進國外鼠籠循環(huán)式拋丸清理技術(shù)以后，作為一種高效、成熟的工藝裝備在國內(nèi)發(fā)動機行業(yè)得到推廣應用，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，拋丸效果好，目前國內(nèi)很多廠家在使用該機型，如圖11。

鼠龍式拋丸清理機有效拋射帶范圍：1800mm×400mm；生產(chǎn)率：50件/h～100件/h；拋丸器數(shù)量：4臺；拋丸量：4 kg/min×400kg/min。性價比較高，適合于中低投資。

2）機械手拋丸清理機

機械手拋丸機原理：它是通過機械手抓持工件，在拋丸室體內(nèi)使工件能夠自由的正反轉(zhuǎn)，從而達到徹底清除工件表面及行腔內(nèi)的殘余氧化皮、粘砂等，并達到鑄件表面清理的合格要求。如圖12。

圖11 鼠龍式拋丸清理機

圖12 機械手式拋丸清理機

工件最大尺寸：1400×500×500（mm）；工件最大夾持力：500kg/件；生產(chǎn)率：60～70（鉤 /h）；拋丸器數(shù)量：4臺；拋丸量：4 kg/min×450kg/min；性能優(yōu)越，清理效果好，適合于中高投資。

3 結(jié)束語

近年來，中國汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，我國的基礎(chǔ)裝備制造業(yè)也得到了快速發(fā)展，針對鑄造機械清理行業(yè)，過去那種傳統(tǒng)的半機械、半手工的鑄件清理作業(yè)方式已經(jīng)遠遠不適應于現(xiàn)代發(fā)展的需要，必須改造升級，發(fā)展高端裝備和工藝。發(fā)動機缸體鑄件的精整即是典型的產(chǎn)品代表，其工藝基本成熟，關(guān)鍵設備也得到了很大的突破，隨著未來基礎(chǔ)裝備制造業(yè)的水平逐步發(fā)展和提高，以及考慮將來勞務資源的緊缺等因素，鑄件清理與后處理工藝與裝備，將走向真正的先進工業(yè)自動化！

［1］閻蔭槐.鑄造落砂清理技術(shù)設備的發(fā)展與展望［J］.鑄造設備研究，2000（2）：1-5.

［2］吳浚郊，試論我國防砂型鑄造設備發(fā)展戰(zhàn)略［J］.鑄造1999（12）：28-62.

［3］劉小龍.現(xiàn)代鑄件清方式［J］.鑄造設備與工藝，2011（4）:12-13.