第一篇 金属液态成形设备及自动化

第一篇金属液态成形设备及自动化液态成形砂型铸造离心铸造连续铸造压力铸造低压铸造喷射成形真空实型铸造液态成形砂型铸造工艺流程熔炼浇注设备砂处理设备造型设备落砂与清理设备第二章熔炼设备及控制2.1配料设备2.1.1金属炉料称量设备（1）电磁配料电磁配料电磁盘控制装置电子秤电子秤电阻式拉压力传感器（应变片）（2）振动给料（3）鳞板给料2.1.2非金属炉料称量设备（1）电磁振动给料机由频率为50Hz的电磁激振器驱动（2）台秤式自动称量装置气动门开启式电磁门开启式（3）电子称量斗冲天炉加料设备：运输和布料2.2加料设备2.2.1单轨式加料机2.2.2爬式加料机冲天炉料位自动控制差压式机械式穿透式2.3料位检测及炉后控制2.3.1炉气差压式料位器2.3.2机械式料位器2.3.3穿透式料位器2.4.1倾转式浇注机2.4浇注机械接触电极型气压浇注机气泡型气压浇注机2.4.2气压式浇注机2.4.3底注式浇注机与倾转式浇包相比，优点：避免熔渣落入砂型浇口金属液容易对准砂型浇口缺点：金属液浇注速度的控制比较困难2.4.4电磁式浇注机导线中通以交变的电流，产生沿直线方向移动的磁场，从而在金属液中引起感应电流，金属液向前运动。2.4.5浇注过程机械控制的关键问题浇注包的保温浇注包的对位与同步行程开关对位或CCD摄像头监测对位浇注速度控制浇注量的控制重量定量法、容积定量法、时间定量法、红外线探测器、光电管定量法、控制冒口液位法砂处理过程的流程第3章砂处理设备及控制旧砂新砂粘土煤粉破碎过筛造型合箱落砂浇注冷却过筛混砂调匀松砂磁选定量烘干3.1混砂机混砂机种类繁多，结构各异。按工作方式分：间歇式和连续式两种按混砂装置分：碾轮式、转子式、摆轮式、叶片式、逆流式等设备要求：将各种成分混合均匀；使水分均匀润湿所有物料；使粘土膜均匀地包覆在砂粒表面；将混砂过程中产生的粘土团破碎，使型砂松散。由碾压装置、传动系统、刮板、出砂门和机体等部分组成。传动系统带动混砂机主轴以一定转速带动十字头旋转，辗轮和刮板就不断地碾压和松散型砂，达到混砂的目的3.1.1碾轮式混砂机在辗轮上的任意一点的速度都是由三个分速度合成的。这三个分速度表示了辗的三种运动，从而形成了对砂型的三种作用：垂直方向的碾压作用水平方向的搓研作用辗轮轴向的拖抹作用碾轮的作用空载时，辗轮自重使曲柄沿逆时针方向转动，拉杆活塞左移，压缩减压弹簧，直至辗轮自重与减压弹簧力平衡，碾压力为零。混砂时，辗轮在压实砂层时被抬高，曲柄顺时针方向转动，减压弹簧伸长，加压弹簧受到压缩，弹簧力经曲柄和辗轮对砂层产生一附加载荷。辗轮的弹簧加减压装置的优点:(1)在减轻辗轮自重的情况下，利用弹簧加减压装置保证一定的碾压力。因此可适当增加辗轮宽度，扩大碾压面积；也可提高主轴转速，加快混砂过程。(2)碾压力随砂层厚度自动变化，加砂量多或型砂度增加，则碾压力增加；加砂量少或在卸砂时，碾压力也随之降低。这不但符合混砂要求，而且可以减少功率消耗和刮板磨损。3.1.2转子式混砂机原理：强烈搅拌，使砂粒间相互碰撞、混合。3.1.3摆轮式混砂机原理：刮板将型砂抛出，摆轮在离心力作用下碾压砂流。3.1.3连续式混砂机水分控制电容传感器测量含水量的原理两平行极板组成的电容器,它的电容量为:+++Aδ、A或εr发生变化时，都会引起电容的变化。ArC03.2松砂机松砂机作用：对混制好的型砂进行松散松砂机梳式松砂机双轮式松砂机3.2.1梳式松砂机利用高速旋转的松砂轮松散型砂的。其效率极高、效果好。一般它被安排在流水线型砂传送带交接处或混砂机卸料口通过单独支架安装在运送型砂的带式输送机上方，在型砂输送过程中进行松砂。双轮式松砂机的关键部件是松砂轮。松砂轮是一个由两排松砂棒围成的空心滚轮1-松砂轮2-罩壳3-V带4-电动机5-支架6-排风管3.2.2双轮式松砂机3.3筛砂机新砂过筛的目的：分离石子、木片等杂物；旧砂过筛的目的：分离非金属夹杂物及未破碎的砂块旧砂过筛一般在磁选和破碎之后，可进行1~2次。物料与筛网的相对运动形式：平行或垂直常用的筛砂机有：滚筒筛砂机、摆动筛砂机、振动筛砂机等3.3.1滚筒破碎筛砂机结构及原理特点有圆筒筛和多角筛两种。圆筒筛是在旋转过程中进行筛分，砂子在筛面上滚动，过筛效率较低；多角筛过筛时，部分砂子具有跌落筛面的运动，过筛效率提高。该类筛砂机结构简单，维护方便；但筛孔易堵塞。由振动电机、筛体、弹簧系统三大部分组成，筛体结构分上、下两层，上层为筛网，下层为输送槽。该类筛砂机结构简单、体积小生产率高且工作平稳，具有筛分和输送两种功能，适应性强，目前被广泛应用。3.3.2振动筛砂机3.3.3振动电机筛原理：利用振动电机作为激振源，使筛体产生振动。3.4.1料斗3.4辅助装置3.4.2料斗闸门3.4.3给料器造型机的三个作用：填砂、紧实和起模紧实的方法：压实紧实、震击紧实、射砂紧实、抛砂紧实和气冲紧实。第四章造型设备及控制震击震压震击+砂箱顶部压实=震压4.1震击及震压造型机震击式造型机：活塞司气式和阀门司气式活塞司气式：特点：结构简单，工作时间断进气，能量利用较充分，用于中型造型机阀门司气式：司气阀司气振击机构的组成：司气阀、震击缸1.进气孔2.排气孔3.司气阀芯4.阀体5.先导阀芯6.出气口7.调节螺钉8.震击活塞Z145A震压式造型机1.造型机的结构造型机由震压机构、回转式压头、机架和控制系统组成2.造型机的工作过程放砂箱--加砂—震击(预实砂)—压头转入—工作台上升压实—工作台复位--压头转出--起模缸上升起模—将铸型搬走--起模缸复位不断进气的震击机构气缸压实导向杆防止工作台转动4.1.1震压机构4.1.2压头压头的回转采用齿轮齿条机构，其动力为气液阻尼缸；压头高度的调节采用丝杠螺母机构。压头转臂机构的驱动缸气液阻尼缸的结构：左端为阻尼缸，右端为气缸，阻尼缸和气缸串联，气缸是动力缸，阻尼缸主要起阻尼作用，用于控制活塞的运动速度。4.1.3起模机构ZB148A气动微震压实造型机原理：压实+振幅较小频率较高的微震组成：微震压实机构、压头及回转机构、起模机构、机身、控制系统工作过程放砂箱---加砂并微震----压头转入----压实并震击---压头转出---起模4.2气动微震压实造型机1）震压机构：震击机构：弹簧式气动微震机构压实机构：气缸起模机构：环形起模缸、刚性同步架，顶杆起模工作原理预震：预震时向震击缸内通入压缩气体，随着震击缸内压缩气体压力的升高，当其能克服工作台所需的举升力时，工作台上升，同时震铁克服弹簧的弹力下降，完成进气行程、膨胀行程和惯性行程后，工作台下降，震铁向上运动实现一次撞击。压震：压震时压实缸通入压缩气体，工作台上升，将砂箱顶在压头上。然后继续上升一距离△，将压实活塞顶到工作台上。当向震击腔通入压缩气体时，由于工作台通过砂箱顶在压头上，震击活塞不能在震击气缸内举升力的作用下向上运动，当震击腔内气体的推力使震铁能够克服弹簧的弹力时，震铁向下运动，并完成进气行程、膨胀行程和惯性行程后，在弹簧恢复力的作用下向上运动，完成一次震击循环。2）压头及转臂机构压头的回转：压头的回转采用齿轮齿条机构。工作时齿轮轴不动，齿条带动压头围绕齿轮的轴线回转。回转的动力由气缸提供，其回转速度由阻尼缸控制。压头高度的调节：采用双丝杠螺母差动增速机构。当转动升降盘时，升降盘带动差动丝杠回转。差动丝杠的内、外分别为左旋和右旋螺纹，分别和外螺母和内丝杠旋合，升降盘每回转一周，可使压板上升或下降两个螺距。4.3.1Z8612B热芯盒射芯机1、组成工作台及芯盒夹紧机构工作台升降机构射砂机构控制系统4.3射芯机及壳芯机2、射芯机的结构①工作台及芯盒夹紧机构热芯盒加热：多为电加热拖板机构：气缸驱动夹紧芯盒：气缸1.加热板2.芯棒3.砂芯4.芯盒5.电热棒6.夹紧器7.工作台8.气动拖板9.电热棒②工作台举升机构工作台举升：气缸活塞润滑：油绳1.进排气孔；2.气缸；3.活塞；4.折叠防尘罩；5.导向限位滑块；6.导槽；7.润滑棉绳射砂机构4.3.2K87壳芯机1、壳芯生产工艺将含有酚醛树脂的芯砂填入加热的芯盒中(一般为260~280℃)，保持一定的时间(一般为5~15s)，靠近芯盒壁的树脂熔化将砂粒粘结在一起，沿芯盒的内壁形成一个一定厚度的塑性状态的壳层。将多余的芯砂倒出之后，再继续加热一定时间(30~90s)，开启芯盒即得到所需的芯子。4.4垂直分型无箱射压造型机一、垂直分型无箱射压造型机（一）垂直分型无箱射压造型的工作原理特点：用射压方法紧实砂型，型块紧实度高且均匀采用垂直分型面，双面模板，每次造型可形成一个铸型。型块之间密合排列生产率高（二）垂直分型无箱射压造型机的工作过程1、结构原理：射砂机构、压实机构、起模机构2、工作过程：①射砂②压实③起模Ⅰ④推出合型⑤起模Ⅱ⑥关闭造型室1.造好的型块2.反压板3.前模板4.后模板5.压实板6.加砂闸门7.射砂筒8.贮气罐9.前液压缸10.增速液压缸11.后液压缸12.导杆13.后框架1)射砂正、反压板将造型室关闭，各油口关闭进行射砂2)压实压力油从C油口进入，能过前后活塞作用使正、反压板对型砂进行压实。3)起模Ⅰ压力油从B口进入油缸，使反压板向前运动。反压板先向前水平运动实现起模，然后在导向凸轮控制下向上翻起到水平状态，利用下一个工序时铸型通过。闸门开启，向射砂筒内加砂。4)推出合型压力油从D进入，使增速油缸中的油液进入主油缸。主油缸活塞伸出将铸型推出并和前面的铸型合型。继续向射砂筒内加砂。5)起模Ⅱ压力油从A进入，主油缸活塞后退进行起模。向射砂筒加砂结束6)关闭造型室压力油从D进入，差动油缸推动后油缸迅速后退关闭造型室。(三)垂直分型无箱射压造型线(三)垂直分型无箱射压造型机的结构垂直分型无箱射压造型机的组成射砂机构、压板、压实机构、控制系统1.射砂机构采用快速进气阀、快速排气阀、无横缝及纵缝的射砂筒、上排气和较低的射砂气压(一般为200~300KPa)主油缸主油缸为双向油缸，优点是结构简单，缺点是当一个油缸动作时将对另一个油缸产生干扰3.压实板(正压板)压实板固定在主油缸的前端采用了模板快速夹紧机构(四个夹紧气缸)四周尼龙块用于调整压板和四壁的距离，在工作时向下部尼龙块的底部通压缩气体5、反压板翻起机构反压板架和四个导杆联接做为传力机构；反压板铰接在反压板架上，通过四连杆机构，在模板的导向作用下翻转反压板的转轴两端分别由3个斜锲杆7支承，调节这些斜锲杆及顶丝的位置，可稍稍调节反压板的位置。当造型线和冷芯盒制芯机配合时的工作原理①射砂；②通气硬化；③开盒；④芯盒回转；⑤和下芯框对合；⑥下芯框后退进入下芯位置4.5.1多触头高压造型机的结构4.5高压造型机1、压实工艺对机构的要求①在初压实阶段，所需的压实力较小，但压实行程较大，要求工作台快速运动。②在高压阶段，所需压实力大，但压实行程较小，要求工作台慢速运动。4.5.2高压造型机高压压实机构2.常用高压机构1)具有快速举升缸的压实机B接高位油箱A接工作油路C接工作油路快速上升时A通压力油，C关闭，B和高位油箱相通；在压力油的作用下压实活塞上升。由于这时的承压面积仅为中心导柱的断面积，承压面积小，举升力小，但在流量一定的情况下，其举升速度高。高压压实：A和C均通压力油，B和高位油箱间关闭，压力油同时进入中心导柱和举升活塞形成的油腔以及举升活塞和举升缸组成的油腔，承压面积增加，举升力增加。同时由于承压面积增大，在油液的流量一定的情况下其举升速度降低。2)带增压缸的高压机构★增压缸的增压原理：增压缸由增压活塞和增压缸体组成。当在增压活塞的大端输入压力为P1的液压油时，根据力的平衡原理，将在增压活塞的小活塞端输出压力为P2的压力油。增加比：P2/p1=(d1/d2)21.主动式多触头：工作原理：工作过程中触头由独立的小油缸推动下压对铸型进行紧实结构：由多个小油缸组成4.5.3高压造型机多触头压头机构主动式多触头的结构：带有中心导杆的小油缸，触头的下压及复位均需由液压油驱动。2.浮动式多触头