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1、如何如何选择选择消失模消失模铸铸造生造生产线产线与与车间车间的的设计设计阴世悦 （沈阳中世机械电器设备有限公司，辽宁沈阳 110101）摘要:本文从实际生产出发，通过对消失模通用工艺流程分析，将消失模铸造生产线主要划分为三区五工部。主要以合理性与节能减排为基础采用成本倒推法的方法进行，主要遵循的原则为:车间的利用率要高、整体布局的合理性要好、投资预算的成本回收期要快、同时要考虑各生产工段间的顺畅性、生产的连惯实用性、生产的安全性、可持续发展性及经济性。关键词关键词:消失模铸造车间、合理性、可持续发展 前言: 消失模铸造从 20 世纪 50 年代发明到今天，通过近几年的开发及工业化应用，已经有了
2、相当大的发展。与其它几种铸造工艺相比，消失模铸造工艺发生了巨大的变革，其经济实用性有了很大提高，在经济实用方面的优越性被更多的学者、生产厂家所认可。到目前有些资料已有相关论述，本文将结合实际应用对消失模铸造生产线与车间设计做进一步分析探讨。消失模铸造生产线及车间基本设计流程如图 ZS-1 所示。图 ZS-1 设计流程图-中世机械提供一、消失模铸造生产线及车间设计的说明一、消失模铸造生产线及车间设计的说明消失模铸造生产线的构成一般由白区、黄区、黑区三部分组成。共设备五个工部由白区、黄区组成消失模铸造的制模工部、黑区的造型工部、浇注熔化工部、旧砂处理工部、清整工部等组成。采用闭环式流水线生产增加一
3、个砂箱循环工部，可提高生产效率。一般所述的消失模生产线，主要是指黑区流水生产线。消失模铸造生产的工艺流程如图 ZS-2 所示。图 ZS-2 工艺流程图-中世机械提供1.1 制模工部制模工部消失模铸造生产的制要工部分为手工制模、机械制模二种，其中机械制模分设发泡成型的制模、手工组型、白模烘干、涂料制配和涂挂烘干等工段；手工制模分为模板切割制模、手工组型、白模烘干、涂料制配和涂挂烘干等工段。可根据生产的产品大小、结构、材质和小时模型量等要素，选择制模的形式与方法。1.2 造型工部造型工部根据生产的产品产量、结构、材质等，首先进行工艺分析，再进行铸造工艺设计，确定砂箱的结构与有效尺寸、每箱产品重量及
4、浇注重量、产品的装箱数量与装箱形式、造型数量与造型时间、造型原砂的粒度与材质等，然后选择造型工部的设备。造型工部设备主要有振实台、加砂器、加砂砂斗及控制系统等。1.3 熔化浇注工部熔化浇注工部根据铸件材质与小时浇注重量，设计熔化系统；根据造型工部与产品工艺的要求，确定浇注速度、真空度、钢水凝固时间等工艺技术参数，设计真空系统。选择浇注工部设备。浇注工部设备主要由负压机组、负压管道、分配器、负压接通(柔性软管或自动接通装置)和浇包等组成。1.4 旧砂处理工部旧砂处理工部根据砂箱大小、小时造型数量、吨铸件型砂消毫量计算小时型砂处理量。按铸件材材、类型确定型砂的材质、用翻箱与造型型砂温差及干净度等主
5、要技术参数，确定配套型砂处理系统。旧砂处理工部具有下列功能功能：工件与型砂分离(铸件与型砂分离)、粗筛(清除混入砂中的涂料皮片及大块等杂物)、提升、缓存、冷却(浇注过的高温砂子从进砂口温度一舨为 200降温至出砂口的 50以下)、磁选(清除混入砂中的铁豆等杂物)、储存、输送、分砂(通过卸料器分配型砂到各个用砂位)。旧砂处理工部一般采用自动化控制生产。1.5 黑区循环工部黑区循环工部主要用于闭环式及全自动生产线中。循环工部主要采用自动循环控制系统，也称黑区流水线。砂箱放置于轨道上，采用液压系统作动力使砂箱进行直线运行，具有自动拨正、自动定位功能；砂箱换向采用电动行车结构式摆渡小车，具有自动定位、
6、修正等功能；落砂工部采用行车与落砂架组合或自动翻箱机进行作业，保证生产线安全的运行。主要有电动摆渡小车、拨正机构、定位机构、推箱系统、液压站、砂箱移动小车、负压砂箱、落砂架(或自动翻箱机) 及中央控制系统等设备。所以本案所述的消失模生产线，主要指黑区生产线。二、消失模铸造生产线的基本类型二、消失模铸造生产线的基本类型消失模生产线按组成形式不同分为简易生产线、开放式生产线、闭环式生产线、全自动生产线等几种。如图 ZS-3 所示:图 ZS-3 消失模生产线类型-中世机械提供2.1 简易单机生产线简易单机生产线用最小的投资实现 EPC-V 的工艺。此种生产线采用电热切割机手工制模或外购模型。挂完涂料
7、后在日光下晾干，造型采用三维振实台振实、人工加砂。浇注时采用负压机组、手工连接抽气，手动调节。简易单机生产线三维图如图 ZS-4 所示:图 ZS-4 简易生产线三维图2.2 负压吸砂生产线负压吸砂生产线此种生产线是生产后的旧砂采用人工自然冷却，然后通过人工或抓斗将冷却后旧砂送入落砂装置，通过筛分输送机进行筛分、负压吸砂系统送入加砂砂斗中，以供造型使用。而负压吸送系统还可以进行简单的排尘。具有筛分、吸送砂、快速加砂及简单排尘的功能，用最小的投资实现消失模铸造的半机械化生产，减少了造型时人工装砂、筛砂的劳动强度，提高了生产效率。具有用人少、投入少，上马快，占地面积小等优点。布置图如 ZS-5 所示
8、，图 ZS-6 三维图实体图。图 ZS-5 负压吸砂生产线-中世设计1、落砂装置 2、筛分输送机 3、负压吸砂装置 4、负压机组 5、负压吸砂管6、负压转接器 7、负压加长管 8、旋风分离器 9、加砂斗 10、轨道 11、负压分配器 12、砂箱图 ZS-6 负压吸砂生产线三维图 2.3 简易联机生产线简易联机生产线如图 ZS-7 所示的生产线为简易联机生产线。此种生产线是同简易吸砂生产线一样，旧砂的冷却采用人工自然冷却方式，然后通过人工或抓斗将冷却后的旧砂送入落砂装置中，经过筛分输送机进行筛分后再通过斗提机送到加砂砂斗中。加砂砂斗下设雨淋加砂器，造型时可对砂箱进行快速均匀的加砂。用人工推运放在
9、轨道上的砂箱，浇注后的砂箱通过电动过渡小车头到落砂处进行翻箱，旧砂进入自然冷却区，对部分耐磨类铸件可通过直接淬火进行热处理，这样可以省去大部分热处理费用。此种生产线投资少、效率高。图 ZS-7 简易联机生产线三维图 2.4 半机械化生产线半机械化生产线图如 ZS-8 为半机械化生产线。此种生产线是相对上二种增加了旧砂冷却装置，可以对型进行冷却。同样采用人工推箱，然后通过吊车在落砂装置上进行翻箱，型砂进入落砂装置，再通过筛分输送机、提升机、简易冷却器等送入加砂砂斗，此线砂处理能力10T/H，可以满足一般生产厂的生产要求；铸件送到热处理池进行处理。此种生产线上地小、劳动强度也大大降低，效率较高。图
10、 ZS-8 半机械化生产线三维图2.5 机械半自动生产线机械半自动生产线图如 ZS-9 为机械半自动生产线。此种生产线适用于年产 500010000T 耐磨类铸件的生产企业。旧砂处理采用全自动控制，制模可采用手工与半机械制型，增加摆渡车与翻箱机，可实现连续生产。翻箱机翻箱后热砂自动进入落砂装置，铸件送到热处理池进行处理。此线砂处理能力30T/H，生产线占地约在 600m2左右，基本可实现，空中无砂，地上无尘的绿色生产。可以满足大部分生产厂的生产要求，是目前大部分有生产规模企业的首选方案。此种生产线、用人数量较少、劳动强度也大大降低，效率较前提高很多。图 ZS-9 机械半自动生产线三维图2.6
11、开放式生产线开放式生产线图 ZS-10 所示为开放式半自动生产线。此种生产线是相对简易吸砂生产线增加了型砂处理系统，砂箱运输采用人工或半机械化推箱，翻箱落砂工部采用吊车配合落砂架在落砂装置上进行翻箱操作，型砂进入落砂装置，通过筛分、提升、磁选、冷却、调温、输送、分砂、排尘等工序处理后，得到可回用的型砂，再送入加砂砂斗以备造型使用。此线可以满足大部分生产企业的生产要求。铸件送到清理车间进行处理。此种生产线具有高效、节能、投入少，上马快、劳动强度低，占地面积少等优点。其中型砂处理工部采用全自动分段控制。用相对少的投资实现了消失模的“绿色节约化”半自动生产。图 ZS-10 开放式生产线示意图1、落砂
12、装置 2、筛分输送机 3、链斗提升机 4、分砂砂斗 5、强力磁选机 6、干砂冷却机 7、干砂冷却机 8、带斗提升机 9、砂温调节器 10、带斗提升机 11、冷砂砂斗 12、带斗提升机 13、除尘管 14、带式输送机 15、除尘系统 16、加砂砂斗 17、三维振实台 18、雨淋加砂器 19、造型电柜 20、负压机组 21、负压电柜 22、梨式卸料器 23、砂箱 24、负压管道 25、负压分配器 26、浇注平台 27、轨道 28、砂处理控制台 29、落砂抽尘罩 2.7 闭环式生产线闭环式生产线图 ZS-11 为闭环式自动生产线，除具备开放式生产线所有的功能外，闭环式生产线的砂箱循环工部增加了摆渡小
13、车及推箱系统、翻箱落砂工部分采用自动翻箱系统。可实现连续生产，基本可实现，空中无砂，地上无尘的绿色节约化的生产。可以满足大部分生产厂的生产要求，是目前大部分有生产规模企业的首选方案。此种生产线、用人数量较少、劳动强度也大大降低，效率较前提高很多。图 ZS-11 闭环式生产线示意图 1、推箱机 2、液压站 3、摆渡小车 4、定位机构 5、浇注平台 6、拨正机构 7、砂箱 8、负压分配器 9、负压管 10、轨道 11、加砂砂斗 12 三维振实台 13、雨淋加砂器 14、造型电柜 15、小车轨道 16、除尘罩 17、落砂装置 18、翻箱机 19、液压站 20、筛分输送机 21、链斗提升机 22、热砂
14、砂斗 23、磁选机 24、链斗提升机 25、分砂砂斗 26、除尘系统 27、冷却机 28、负压机组 29、干砂冷却机 30、带斗提升机 31、冷砂砂斗 32、带斗提升机 33、分砂输送机 34、控制台 三、消失模铸造生产线的关键设备三、消失模铸造生产线的关键设备消失模铸造生产线所用设备主要分为制模工部设备、造型工部设备、熔化浇注工部设备、旧砂处理工部设备和循环工部设备等，各工部设备均有多种规格成套及单机设备。3.1 制模工部设备制模工部设备消失模铸造生产中的关键部分，获得质量好的模型是消失模铸造成功的一半。所以说消失模制模工部设备的选择至关重要。3.1.1 制模系统设备的选型制模系统设备的选型
15、:主要根据铸件的年生产量、铸件类型结构等相关因素来考虑的。制模系统设备选型流程见图 ZS-12 所示。图 ZS-12 制模系统选型流程图-中世设计结构简单、产量小的的铸件，如几何结构简单的衬板类可选择手工切割制模形式。结构复杂的手工不宜切割制模的铸件建议使用发泡模成型系统。单件大批量的铸件，可选择半自动予发泡机和全自动成型机组成的制模系统。此种系统设备，稳定性好，生产效率高，大大减少了人工误操作的形成废品，唯一的缺点是设备投资较高。3.1.2 制模工部设备的类型制模工部设备的类型:消失模发展到现在，常用的消失模制模工部的设备主要有:白区发泡工段的真空予发泡机、珠粒熟化床；成型工段的连续式蒸汽予
16、发泡机、间歇式蒸汽予发泡机、蒸箱、丝杠式半自动成型机、丝杠式全自动成型机、液压式半自动成型机、液压式全自动成型机和全电式成型系统；组型烘干工段主要由烘干室及温控系统组成。下面介绍一种在实际生产中常用设备-全电式成型系统:年产量小的厂家可选用沈阳中世机械电器设备有限公司生产的全电式制模系统-真空予发泡机+全电式成型系统(电热蒸汽发生器与模型成型机)，此种制模系统投资不是很大，而且节能环保。3.2 造型工部设备造型工部设备造型系统设备是消失模铸造生产中黑区是最核心系统，是消失模铸造的重要组成部分，它是消失模铸造的必备的主机设备，造型系统设备的好坏只直接影响着消失模铸造生产的成功与否。所以说消失模黑区造型系统设备的选择也是相当重要的。3.2.1 造型工部设备的选型造型工部设备的选型:主要根据铸件的年生产总量、铸件类型结构、砂箱的大小、每箱铸箱的数量、箱内铸型的放置形式、浇冒口的设置等相关因素来考虑的。造型工部设备选型流程见图 ZS-13 所示。图 ZS-13 造型系统设备选型流程图-中世设计3.2.2 造型工部设备的类型造型工部设备的类型:消失模发展到现在，常用户消失模黑区
