許云東

（笨馬機(jī)電技術(shù)（上海）有限公司，上海201314）

·鑄造工藝·

濕型砂自動(dòng)造型線的創(chuàng)新發(fā)展

許云東

（笨馬機(jī)電技術(shù)（上海）有限公司，上海201314）

筆者根據(jù)從90年代初至今的每屆GIFA都親自參加的經(jīng)歷，參觀過(guò)20多個(gè)國(guó)家200多家鑄造廠的感受，以及在世界著名造型線公司多年的工作經(jīng)驗(yàn)，回顧了濕型砂自動(dòng)造型線的發(fā)展歷史，介紹了目前大部分的造型技術(shù)，希望從造型線創(chuàng)新的歷史中，推測(cè)出未來(lái)的造型技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新方向。

濕型砂；自動(dòng)造型線；創(chuàng)新發(fā)展

創(chuàng)新是一個(gè)永遠(yuǎn)時(shí)髦、永遠(yuǎn)困難的永恒話題。2013年德國(guó)工業(yè)4.0的推出，更讓創(chuàng)新和智能聯(lián)系在一起，如今工業(yè)4.0的浪潮即使在古井無(wú)波的鑄造行業(yè)，也掀起驚濤駭浪，迫使鑄造企業(yè)、鑄造設(shè)備廠情愿或者不情愿地開(kāi)始變革和革新。濕型砂或者叫黏土砂鑄造車間，造型線是核心中的核心，在工業(yè)4.0創(chuàng)新的浪潮中，理所當(dāng)然地應(yīng)該成為濕型砂創(chuàng)新的核心和重點(diǎn)。本人自上個(gè)世紀(jì)90年代初開(kāi)始，參加了每一屆GIF A，訪問(wèn)過(guò)20多個(gè)國(guó)家的200多家鑄造廠，并在設(shè)計(jì)院工作期間，同瑞士的GF公司、德國(guó)的B M D公司共同設(shè)計(jì)和工作過(guò)，后來(lái)加入意大利S A V ELLI公司和德國(guó)A B M公司，從事造型線的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)多年，親眼目睹了濕型砂自動(dòng)造型線的發(fā)展和創(chuàng)新，在此希望和大家交流一下看法。我認(rèn)為了解技術(shù)發(fā)展的歷史，研究創(chuàng)新的經(jīng)過(guò)，是進(jìn)一步創(chuàng)新的基礎(chǔ)。

1 鑄造廠濕型砂自動(dòng)造型線對(duì)創(chuàng)新的需求

中國(guó)鑄造廠往往認(rèn)為自己技術(shù)落后，和先進(jìn)國(guó)家差距很大，實(shí)際上最近十幾年，世界最先進(jìn)的自動(dòng)造型線70%以上是銷往中國(guó)！世界上最先進(jìn)的電爐、3D打印機(jī)、混砂機(jī)、連續(xù)式拋丸機(jī)、機(jī)械手，大部分都是銷往中國(guó)！但是我們的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是：

1）全進(jìn)口的全自動(dòng)造型線，單主機(jī)120/h整型的造型線，實(shí)際每班平均小時(shí)生產(chǎn)率能夠做到50型～60型就到達(dá)中國(guó)不錯(cuò)的水平。如果做到60型～70型，就到達(dá)中國(guó)的優(yōu)良水平。如果做到80型～90型左右，已經(jīng)是中國(guó)的極其優(yōu)秀的水平。但是在我訪問(wèn)過(guò)的大多數(shù)歐美鑄造廠，單主機(jī)全自動(dòng)造型線，每班平均小時(shí)生產(chǎn)率一般都在100型以上。我國(guó)的全自動(dòng)造型線，很多時(shí)間都用于等鐵水、等澆注、等下芯、等砂子、等清理等等。而這一切都在呼喚智能工廠的出現(xiàn)，呼喚鑄造車間更好的生產(chǎn)組織。

2）中國(guó)大多數(shù)鑄造廠設(shè)備維護(hù)能力弱。秦皇島科泰是一家韓資企業(yè)，他們?cè)谑褂玫腄 I S A線上安裝一個(gè)鐘，這個(gè)鐘連接到總經(jīng)理辦公司、維修班等等。只要造型線停止生產(chǎn)，這個(gè)鐘就開(kāi)始計(jì)時(shí)，開(kāi)始計(jì)算停機(jī)率。不管是設(shè)備故障還是生產(chǎn)組織問(wèn)題。他們能夠控制停機(jī)率在4%以內(nèi)。而我們很多大廠，如果這樣的停機(jī)率能夠做到15%，就已經(jīng)非常不錯(cuò)了，幾乎是中國(guó)最優(yōu)秀的鑄造廠了。因此全自動(dòng)造型線的遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能服務(wù)就成了一個(gè)非常不錯(cuò)的創(chuàng)新點(diǎn)。

2 濕型砂自動(dòng)造型線的分類

1）無(wú)箱造型線：分為垂直無(wú)箱造型線和水平無(wú)箱造型線。

2）套箱造型線：主要是水平套箱造型線。

3）有箱造型線：水平有箱造型線。

3 垂直分型無(wú)箱造型線的發(fā)展和創(chuàng)新

垂直分型無(wú)箱造型線自從1946年被D I S A公司按照用戶要求開(kāi)發(fā)出來(lái)以后，得到迅猛發(fā)展。由于垂直分型造型線的每個(gè)鑄型使用兩面為分型面，比傳統(tǒng)造型使用一個(gè)分型面提高一倍，導(dǎo)致其生產(chǎn)效率大大提高，特別適合生產(chǎn)簡(jiǎn)單、扁平和泥芯少的鑄件。目前世界上的主要生產(chǎn)廠家為丹麥的D I S A公司、西班牙的洛拉門迪公司和日本的光洋公司，其中D I S A公司在全球已經(jīng)銷售1 400多臺(tái)。國(guó)內(nèi)最早是在上個(gè)世紀(jì)70年代末，由保定鑄造機(jī)械廠和上海自豐仿造成功垂直造型線。到現(xiàn)在，生產(chǎn)廠家已經(jīng)遍地開(kāi)花，主要有保定維爾、保定凱恩等等廠家。垂直分型無(wú)箱造型線的發(fā)展方向主要是：

1）更快

垂直造型線不是以鑄型質(zhì)量聞名，也不能生產(chǎn)非常復(fù)雜，高度較大的鑄件。但是它的最大優(yōu)點(diǎn)就是效率高。因此垂直線的發(fā)展和創(chuàng)新首先圍繞著速度展開(kāi)。在剛剛開(kāi)發(fā)出來(lái)的時(shí)候，速度僅僅在100型/h左右；而后到上個(gè)世紀(jì)60年代初，就發(fā)展到200型/h；進(jìn)而300型/h，400型/h，直到500型/h。但是似乎500型/h是一個(gè)極限，當(dāng)D I S A在上個(gè)世紀(jì)90年代推出D I S A230，達(dá)到這個(gè)速度后，就停頓下來(lái)，至今維持這個(gè)速度。

2）更大

剛開(kāi)始的時(shí)候，垂直線只能生產(chǎn)非常小的鑄型，一般在400mm×500mm左右，而后D I S A公司開(kāi)始生產(chǎn)越來(lái)越大的造型線，在2003年GIF A上推出D I S A280以后達(dá)到頂點(diǎn)，現(xiàn)在D I S A公司最大的垂直線可以做到1 200mm×1 050mm.已經(jīng)和大多數(shù)水平造型線尺寸相當(dāng)。

3）電動(dòng)化

2012年GIF A上，洛拉門迪公司推出的全電動(dòng)垂直分型造型線轟動(dòng)整個(gè)展會(huì)，迅速成為垂直造型線的發(fā)展方向。雖然洛拉門迪公司在展會(huì)上專門修建一個(gè)房子，防止拍照和參觀，只有確認(rèn)身份的鑄造廠人員才能進(jìn)入?yún)⒂^。但是到了2015年6月的GIF A展會(huì)上，落后的D I S A公司已近迎頭趕上，展出了D I S A的全電動(dòng)垂直分型造型線。為何世界上這兩個(gè)垂直線的巨頭爭(zhēng)先恐后的發(fā)展全電動(dòng)造型線，一方面由于液壓系統(tǒng)高昂的成本和復(fù)雜的維護(hù)，迫使他們改造；另一方面就是全電動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)智能控制的前提，是造型線發(fā)展工業(yè)4.0的重要一步。

4 水平分型無(wú)箱造型線和水平分型套箱造型線的發(fā)展和創(chuàng)新

由于水平分型無(wú)箱造型線和套箱造型線非常接近，我們把它放在一起討論。水平無(wú)箱造型線和水平套箱造型線在過(guò)去被統(tǒng)稱為水平脫箱造型線，他們的區(qū)別在于：一個(gè)脫箱后再套上一個(gè)澆注砂箱；一個(gè)脫箱后不再使用砂箱。這種造型線的是由美國(guó)H u n t er公司在上個(gè)世紀(jì)60年代初發(fā)明的，發(fā)明以來(lái)得到迅速發(fā)展，但是在90年代以后，開(kāi)始緩慢下來(lái)，被其他公司趕超。但是直到今天仍然維持一個(gè)總銷售1 700臺(tái)的世界紀(jì)錄，等待D I S A公司打破。下面按照造型技術(shù)發(fā)展的時(shí)間和歷史，向大家介紹水平無(wú)箱/套箱自動(dòng)造型線創(chuàng)新的過(guò)程和歷史：

1）水平重力加砂、水平造型、水平澆注、機(jī)外套箱

美國(guó)亨特公司的發(fā)明的亨特造型機(jī)，開(kāi)創(chuàng)了水平無(wú)箱和套箱造型線的時(shí)代。它采用重力加砂、水平平板壓實(shí)、水平澆注，造好型后，在造型線上套箱的工藝，價(jià)廉物美地解決了簡(jiǎn)單鑄件的生產(chǎn)，因此受到全世界鑄造廠的歡迎，在上個(gè)世紀(jì)可以說(shuō)是供不應(yīng)求，是世界最先進(jìn)造型線的代表。但是隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，鑄件越來(lái)越復(fù)雜、材質(zhì)由灰鐵向球鐵轉(zhuǎn)化，亨特機(jī)暴露出許多問(wèn)題，主要是錯(cuò)箱大、以及機(jī)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致故障率較高等等。

2）水平射砂，水平造型、水平澆注、機(jī)外套箱

上個(gè)世紀(jì)80年代，由于亨特造型線的啟發(fā)，使水平無(wú)箱和脫箱造型造型技術(shù)迅猛發(fā)展；由于氣沖造型線的流行，帶動(dòng)射砂工藝風(fēng)靡一時(shí)。由于采用射砂取代重力加砂，可以使造型機(jī)的機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)單，加砂不需要一定占用砂型頂部位置，而將位置留給壓實(shí)機(jī)構(gòu)。因此射砂工藝得到大大推廣，甚至當(dāng)時(shí)的一汽和二汽都開(kāi)發(fā)過(guò)自己的射砂造型機(jī)。但是由于水平射砂和模型沖突，造型射砂另一面的射砂陰影，導(dǎo)致分型面硬度不均勻；同時(shí)由于射砂對(duì)模具的磨損、氣流反彈的影響、對(duì)密封的要求較高等等原因，這類造型線很快就銷聲匿跡了。但是近年，由于剎車盤和窨井蓋行業(yè)的巨大需求，這種造型機(jī)作為取代Z148造型線的產(chǎn)品，以其低廉的價(jià)格再次流行。

3）垂直射砂、垂直造型、水平澆注、機(jī)外套箱

在上個(gè)世紀(jì)80年代末，為了解決水平射砂的射砂陰影問(wèn)題，日本的新東公司、東久公司，丹麥的D I S A公司將砂箱垂直起來(lái)，從頂部射砂，這樣即使仍然存在射砂陰影，但是由于重力的作用，砂子會(huì)掉到底部，加砂性能大大提高。這樣水平脫箱造型線就可以生產(chǎn)一些比較復(fù)雜的鑄件。特別是采用水平澆注、能夠提高分型面的使用效率，能夠生產(chǎn)許多垂直線不能生產(chǎn)的鑄件，因此得到很快推廣，至今仍是目前的主流造型技術(shù)，可惜的是該造型技術(shù)自從上個(gè)世界開(kāi)發(fā)以后，一致沒(méi)有大的改進(jìn)和創(chuàng)新。

4）水平真空吸砂、水平造型、水平澆注

為了進(jìn)一步解決垂直射砂的射砂陰影問(wèn)題，解決射砂帶來(lái)的模具磨損和氣流反彈問(wèn)題，解決射砂密封不好，帶來(lái)砂子四射的問(wèn)題，為了解決套箱難于清理、會(huì)造成新的錯(cuò)箱的問(wèn)題。德國(guó)的H F M公司（德國(guó)A B M公司的前身）和丹麥的D I S A公司，于上個(gè)世紀(jì)80年代，推出了真空吸砂工藝。采用真空的方法從兩邊將砂子吸入砂箱，而后從頂部壓實(shí)。鑄型脫箱后推出主機(jī)，在澆注線上放上壓鐵和L型托板取代套箱。這樣利用真空氣流是定向氣流的特點(diǎn)，解決了模型磨損和射砂陰影的問(wèn)題；提高了加砂的能力；解決了射砂時(shí)，砂子四射的問(wèn)題；減少了錯(cuò)型。而且由于是真正的水平造型，避免了垂直造型帶來(lái)的一系列問(wèn)題。

5）水平重力加砂、水平造型、水平澆注、機(jī)內(nèi)套箱。

為了解決這個(gè)真空加砂真空系統(tǒng)成本高、對(duì)密封要求嚴(yán)格缺點(diǎn)。德國(guó)A B M公司開(kāi)發(fā)出抽屜式重力加砂系統(tǒng)，這樣對(duì)于對(duì)加沙要求不嚴(yán)格的大多數(shù)鑄件，可以采用更加簡(jiǎn)單可靠的重力加砂。歷史是循環(huán)提高的，科技和創(chuàng)新也是，如果將這個(gè)造型機(jī)和第一代的亨特機(jī)相比，我們發(fā)現(xiàn)從原理上，兩則相同。區(qū)別在于A B M的系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單可靠，特別是A B M造型線的套箱是在造型主機(jī)內(nèi)加入，是將鑄型擠入套箱。其他廠家都是在主機(jī)外，放壓鐵位置加入，是將套箱套在壓鐵上。A B M的方法避免了主機(jī)推型過(guò)程中錯(cuò)型的可能，避免了鑄型運(yùn)輸過(guò)程中錯(cuò)型的可能，避免了造型砂箱被澆注損壞，同時(shí)抵抗脹箱的能力大大提高。

5 水平分型有箱造型線的發(fā)展和創(chuàng)新

眾所周知，鑄造車間使用的造型線，水平有箱造型線是歷史最悠久，運(yùn)用范圍最廣，設(shè)備最復(fù)雜，鑄型質(zhì)量最好的造型線，也是一切汽車廠、發(fā)動(dòng)機(jī)廠和生產(chǎn)復(fù)雜鑄件工廠的首選。這是因?yàn)樗接邢渚€具有一些其他造型線所不具備的優(yōu)點(diǎn)：

5.1 水平有箱造型線的優(yōu)點(diǎn)

首先水平有箱造型線一般都可以設(shè)置4個(gè)～20個(gè)下芯工位，而不像套箱和無(wú)箱造型線，只能擁有1個(gè)～2個(gè)下芯工位。而復(fù)雜鑄件往往都需要下大量的泥芯。例如一些復(fù)雜的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，泥芯數(shù)量超過(guò)100個(gè)，即使采用組芯的技術(shù)，下芯還是需要大量的時(shí)間。即使采用下芯機(jī)，下芯機(jī)需要的空間和位置，也不是無(wú)箱和套箱造型線能夠提供的。

其次水平有箱造型線往往可以采用多觸頭造型線，多觸頭的發(fā)明，使造型機(jī)能夠自動(dòng)適應(yīng)鑄件不同的高差，使鑄型的受到壓力一致，也使鑄型的硬度更加均勻。這是生產(chǎn)復(fù)雜鑄件，特別是高差較大的鑄件必備的條件。但是目前無(wú)箱和套箱造型線，均采用平板壓實(shí)，因此不適合生產(chǎn)高差較大的鑄件。

還有水平有箱造型線從造型、下芯、澆注、冷卻到捅箱，砂箱始終伴隨鑄型。鑄型的錯(cuò)箱，取決于每一個(gè)砂箱定位銷和銷套的精度。因此能夠確保錯(cuò)箱小于等于0.3mm.而無(wú)箱和套箱造型線，在脫箱、推型、放套箱、運(yùn)輸鑄型的每一個(gè)過(guò)程，都存在錯(cuò)型的可能性，因此無(wú)論哪個(gè)生產(chǎn)廠家，無(wú)論哪一種型號(hào)的無(wú)箱或套箱造型線，都不可避免地存在無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持精度的問(wèn)題，都存在錯(cuò)型的問(wèn)題。一般無(wú)箱和套箱造型線，錯(cuò)型在0.3mm～0.6mm左右，有的甚至超過(guò)1mm.另外，定位銷和定位套的最佳配合間隙就是在0.3mm左右（或者±0.15mm），一些無(wú)箱或套箱生產(chǎn)廠宣稱錯(cuò)箱能夠達(dá)到≤0.1mm，即使不考慮無(wú)箱或套箱生產(chǎn)過(guò)程中大量的先天的錯(cuò)箱可能性，也是不太可能實(shí)現(xiàn)的。甚至個(gè)別廠家往往是使用合模精度、合型精度來(lái)代替錯(cuò)型指標(biāo)，混淆用戶。

最后，水平有箱造型線由于砂箱始終夾持著鑄型，能夠有效地抵抗脹箱，因此非常適合生產(chǎn)球鐵鑄件、高致密度的鑄件。2013年筆者在德國(guó)接受力士樂(lè)專家培訓(xùn)時(shí)，力士樂(lè)專家特別強(qiáng)調(diào)：如果生產(chǎn)高壓下使用的液壓泵或閥，必須使用有箱造型線。因?yàn)樗麄冋J(rèn)為，如果采用無(wú)箱或套箱造型線，即使預(yù)留很大的吃砂量，在球鐵石墨化膨脹時(shí)，有可能開(kāi)裂。一旦鑄型開(kāi)裂（哪怕只有1%的可能性），鑄件致密度就無(wú)法保證，這樣的鑄件外表正常，但是在高壓的工作條件下，可能帶來(lái)不可預(yù)知的后果。

5.2 按照時(shí)間順序主要有箱造型機(jī)和造型線種類

5.2.1 平板壓實(shí)造型機(jī)

這是最早和最古老的造型機(jī)，一般采用人工加砂，加砂后用一塊平板從上面壓實(shí)砂子。早期一般采用環(huán)形線配套，這種造型機(jī)至今已經(jīng)有100多年的歷史，在一些國(guó)家和地區(qū)，仍然使用。但是由于這種造型機(jī)，壓實(shí)效果較差，對(duì)于復(fù)雜鑄件效果不好，勞動(dòng)量大，只能用于機(jī)械化造型線。

5.2.2 氣動(dòng)微震平板壓實(shí)造型機(jī)和高壓造型機(jī)

為了改善平板壓實(shí)的壓實(shí)效果，鑄造設(shè)備廠花了近半個(gè)世紀(jì)從兩個(gè)方面來(lái)改造平板造型機(jī)。一方面不斷地提高壓實(shí)力，壓實(shí)力越高，壓實(shí)效果越好。從早期3 kg/cm2～4 kg/cm2，逐步提高到10 kg/cm2以上，進(jìn)入高壓造型機(jī)范疇。另一方面，在壓實(shí)時(shí)仿造人工造型，增加微震，提高砂子的致密度，改善壓實(shí)效果。現(xiàn)在最常用的Z148類型的造型機(jī)就是這種改善的代表。二戰(zhàn)結(jié)束以后，世界經(jīng)濟(jì)進(jìn)入快速?gòu)?fù)蘇和發(fā)展階段，汽車業(yè)得到長(zhǎng)足發(fā)展。這兩種方式結(jié)合起來(lái)，就成為了微震高壓造型機(jī)。實(shí)際上世界第一條真正意義上的全自動(dòng)造型線，采用的就是高壓微震造型技術(shù)。

5.2.3 多觸頭高壓造型線

高壓微震造型機(jī)普遍使用后，人們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于高差較大的鑄件，效果仍然不理想。無(wú)論你壓力提到多高，微震增強(qiáng)到多少，低的部分始終較軟，壓實(shí)效果不理想。于是為了改善壓實(shí)效果，許多工廠采用仿形壓頭壓實(shí)，取得了非常好的效果。受仿形壓頭的啟發(fā)，能夠自動(dòng)適應(yīng)不同鑄件的多觸頭被發(fā)明出來(lái)。筆者認(rèn)為，這是到目前為止，造型技術(shù)里面最實(shí)用、最有效和最偉大的發(fā)明。多觸頭高壓造型線應(yīng)運(yùn)而生，迅速普及全世界。上個(gè)世紀(jì)60年代，中國(guó)在安亭進(jìn)口了第一臺(tái)德國(guó)K W公司的多觸頭高壓造型線，這也是中國(guó)第一條真正意義上的全自動(dòng)造型線。

5.2.4 氣沖造型線

多觸頭高壓造型線在全世界推廣以后，其大量的輔機(jī)，復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，困難的維護(hù)始終困擾著用戶。在上個(gè)世紀(jì)70年代，有人試圖用氣體取代壓頭壓實(shí)型砂，他們認(rèn)為氣體就是無(wú)窮小的多觸頭，這樣的造型線完全沒(méi)有復(fù)雜的多觸頭液壓機(jī)構(gòu)，而且分型面硬度高，背面硬度低，鑄型透氣性好。在剛剛開(kāi)始的時(shí)候，他們采用爆炸的方式獲得高壓氣體，因此被稱為爆炸成型法；隨后采用高壓壓縮空氣為氣源，正式命名為氣沖造型。由于氣沖造型簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，極快的造型速度，相對(duì)較低的價(jià)格，于上個(gè)世紀(jì)得到全世界鑄造廠的追捧。其主要生廠家德國(guó)的B M D公司和瑞士的GF公司，也一躍成為世界最大的鑄造機(jī)械廠。

5.2.5 靜壓造型線

氣沖造型，由于氣體撞擊到模板后會(huì)反彈，導(dǎo)致鑄型的硬度衰退非常快。同時(shí)模型的垂直面由于氣流和砂子都不能直接撞擊，硬度不太理想。許多時(shí)候鑄型背面的硬度，低于70，以至于銑澆口都需要小心翼翼。同時(shí)砂和氣流對(duì)模型的磨損非常大。這些缺點(diǎn)，即使后面開(kāi)發(fā)出二次氣沖等等方法，效果仍然不理想。再這樣的前提下，有人采用采用重力加砂，加砂后加以壓縮空氣，壓縮空氣通過(guò)型砂時(shí)，能夠?qū)⑿蜕皫У脚艢饪孜恢?，同時(shí)還具備一定的預(yù)緊實(shí)效果。壓縮空氣排氣后，從背面采用多觸頭壓實(shí)。這個(gè)工藝推出后，鑄型質(zhì)量明顯提高，于是得到迅速運(yùn)用，至今已經(jīng)壟斷自動(dòng)造型線行業(yè)近20多年。這就是大名鼎鼎的靜壓造型線。靜壓造型線是由日本新東公司發(fā)明，但是卻是由德國(guó)HW S公司推廣到全世界的。

5.2.6 模板壓實(shí)造型線

在氣沖造型線風(fēng)靡全球的時(shí)候，意大利鑄造市場(chǎng)卻一直在推廣一種模板壓實(shí)造型線。其工作原理是采用重力加砂，加砂框在模板一側(cè)，而后模板壓入加砂框直至砂箱。由于其壓實(shí)是從模具方向壓入鑄型，而不是傳統(tǒng)的從鑄型背面壓實(shí)，因此其鑄型分型面光潔度高，硬度高；背面硬度低，透氣性好。因此鑄型質(zhì)量比傳統(tǒng)的背面壓實(shí)要好很多。因此，無(wú)論靜壓造型線在全球如何流行，意大利鑄造市場(chǎng)始終堅(jiān)持采用模板壓實(shí)造型線。近年由于丹麥D I S A公司和日本新東公司開(kāi)始采納和宣傳模板壓實(shí)的優(yōu)點(diǎn)，意大利S A V ELLI公司的模板壓實(shí)造型技術(shù)逐漸走入全世界。

5.2.7 3S（ThreeStep）造型線

這是德國(guó)莫頂公司剛剛推出的最新的造型技術(shù)，3S有兩個(gè)含義，一個(gè)是指其造型的動(dòng)作，已經(jīng)濃縮到3步（ThreeStep），已經(jīng)簡(jiǎn)化到無(wú)可能再簡(jiǎn)化的程度，是目前世界最簡(jiǎn)單的全自動(dòng)水平有箱造型機(jī)，一個(gè)是指莫頂公司的口號(hào)簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)單、再簡(jiǎn)單（Simple、Simpler、Simplest）。這種造型線具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）簡(jiǎn)單。首先是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)論是哪一個(gè)輔機(jī)，一般都只有1-2個(gè)動(dòng)作，簡(jiǎn)潔明快。其次是組成簡(jiǎn)單，其輔機(jī)數(shù)量大大少于傳統(tǒng)的水平有箱高壓造型線。例如一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的造型線，只有1臺(tái)分箱機(jī)、1臺(tái)合箱機(jī)、1臺(tái)翻箱機(jī)、2臺(tái)轉(zhuǎn)運(yùn)小車和1臺(tái)捅箱機(jī)。沒(méi)有那么多搬運(yùn)機(jī)械手和復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。

2）電動(dòng)化。在800mm×800mm以下的砂箱尺寸造型線，取消液壓驅(qū)動(dòng)，取消液壓站。全部采用電動(dòng)和氣動(dòng)。這是目前世界上第一條全電動(dòng)的水平有箱自動(dòng)造型線。這樣避免了復(fù)雜的液壓系統(tǒng)、簡(jiǎn)化了維護(hù)，同時(shí)造型線能夠真正實(shí)現(xiàn)智能化，能夠真正實(shí)現(xiàn)完整的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程維護(hù)、遠(yuǎn)程維修。向智能化工廠邁進(jìn)一大步。

3）鑄型質(zhì)量好。這種造型機(jī)，由于采用模板壓實(shí)和多觸頭壓實(shí)相結(jié)合的方法，是目前公認(rèn)的最好的造型方法，鑄型質(zhì)量由于靜壓造型和多觸頭高壓造型。同時(shí)該造型機(jī)可以采用二次起模或者叫做漏模起模的工藝，因此拔模性能極佳。也是世界上第一臺(tái)能夠運(yùn)用漏模起模工藝的自動(dòng)造型線。這對(duì)生產(chǎn)電機(jī)殼、筒體件這類拔模非常困難的鑄件，非常有利。

4）去除比例閥和伺服閥。由于大量采用電動(dòng)，即使在大砂箱（如1 200mm～1 500mm的砂箱）時(shí)，造型主機(jī)的油缸動(dòng)作仍然非常簡(jiǎn)單，完全不需要伺服閥和比例閥控制，使液壓系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，可靠性大大提高。

6 濕型砂自動(dòng)造型線創(chuàng)新的發(fā)展方向

從濕型砂自動(dòng)造型線的發(fā)展歷史和創(chuàng)新歷史，我們可以清晰地看到以下幾個(gè)發(fā)展方向：

1）電動(dòng)化。大量采用電動(dòng)取代液壓已經(jīng)成為一個(gè)潮流。前有西班牙洛拉門迪的全電動(dòng)垂直造型線，后又丹麥D I S A公司全電動(dòng)垂直造型線；早有上個(gè)世紀(jì)80年代的意大利S A V ELLI公司的電動(dòng)推動(dòng)和電動(dòng)輸送造型線，中間有德國(guó)K W公司水平有箱造型線的伺服推動(dòng)嘗試（一汽鑄造一廠一條K W造型線就是伺服驅(qū)動(dòng)推動(dòng)和緩沖），現(xiàn)在有德國(guó)M D公司的全電動(dòng)水平有箱造型線。都證明了，液壓系統(tǒng)在多粉塵的鑄造車間，在維護(hù)力量薄弱的中國(guó)鑄造車間不太合適，其高昂的維護(hù)成本和復(fù)雜的控制方法，逐漸不適合造型線的需要，不適合智能造型線的要求。

2）機(jī)器人大量使用。濕型砂自動(dòng)造型線在開(kāi)始幾乎完全不適用機(jī)器人，后來(lái)慢慢的在大批大量的場(chǎng)合開(kāi)始使用機(jī)器人下芯?，F(xiàn)在的德國(guó)M D公司造型線，可以采用機(jī)器人銑澆口、機(jī)器人鉆氣孔、機(jī)器人下芯、機(jī)器人上涂料、機(jī)器人吹浮砂、機(jī)器人取鑄件、機(jī)器人澆注等等。在中國(guó)，由于人工成本的急劇上升，由于員工對(duì)企業(yè)忠誠(chéng)度的越來(lái)越低，由于員工在一個(gè)企業(yè)的平均工作時(shí)間越來(lái)越短，企業(yè)采用機(jī)器人取代工人已經(jīng)是大勢(shì)所趨。

3）智能化。

（1）智能生產(chǎn)：現(xiàn)代造型線，當(dāng)你輸入模板編號(hào)的時(shí)候，造型線會(huì)自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，例如最佳的拔模速度，最好的生產(chǎn)節(jié)拍，最佳的落砂工藝，最佳的冷卻時(shí)間（現(xiàn)代造型線的冷卻時(shí)間可調(diào)，例如意大利S A V ELLI公司的一條造型線，可以提供多達(dá)20多種不同的冷卻時(shí)間供用戶選擇）等等。同時(shí)造型線還能夠和砂處理、制芯、熔煉工部聯(lián)系起來(lái)，確保鑄造車間以最高的效率和質(zhì)量生產(chǎn)。

（2）智能維護(hù)：鑄造廠的一個(gè)共同特點(diǎn)就是維護(hù)力量薄弱，全自動(dòng)造型線往往是一個(gè)鑄造廠最復(fù)雜的設(shè)備，中國(guó)的全自動(dòng)造型線為什么開(kāi)機(jī)率這么低，往往就是因?yàn)樵O(shè)備沒(méi)有得到良好的維護(hù)。為了解決這個(gè)問(wèn)題德國(guó)M D公司的3S造型線，推出了智能維護(hù)系統(tǒng)。其全電動(dòng)造型線的所有指標(biāo)都可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，M D公司的員工，每天可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控檢查用戶造型線的運(yùn)行狀況，及時(shí)提醒用戶進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。對(duì)于造型線重要的位置，還能夠通過(guò)遠(yuǎn)程直接觀察其運(yùn)行是否正常，在監(jiān)控上直接指導(dǎo)用戶員工維護(hù)和排除故障。電動(dòng)化造型線的出現(xiàn)，勢(shì)必加速智能化造型線的出現(xiàn)。

TG23

A

1674-6694（2015）06-0015-05

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2015.06.005

2015-09-17

許云東（1965-），男，總經(jīng)理，主要從事鑄造造型線的設(shè)計(jì)、管理工作。