影響靜壓造型線可靠性的因素分析

李來升，陸定富，趙林棟，王德成，張海龍，董永博，王慶攀

（1.濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司，山東濟南 250306；2.濰柴動力揚州柴油機有限責任公司，江蘇揚州 225000)

近10年來，隨著我國鑄造業的飛速發展，靜壓造型線的數量越來越多。國內正常生產的靜壓造型線約有一百余條，主要有全進口、全國產和主機進口輔機國產等三種形式。靜壓造型線運行的好壞直接影響到鑄造廠的經濟效益，直接關系到鑄造車間其他工部效率的發揮。從目前國內靜壓造型線生產情況來看，影響造型線可靠性的因素很多，我們從以下幾個主要方面進行闡述。

1 設計原因

1.1 結構設計不合理

靜壓造型線中的設備有些結構的不合理會影響設備運行的可靠性。

圖1 造型機接箱缸支撐塊

例1：靜壓造型機的支撐塊感應架結構如圖1，進口和國產靜壓造型機一般都是這種結構，感應塊比較長，安裝在來回運動的支撐塊上很容易導致感應塊顫動，并且支撐塊的運動頻率很高，造型線的生產率以每小時80整型計算，單班支撐塊運動的次數高達1200多次，很容易導致感應塊的松動或疲勞強度不夠而折斷。如果按圖2改進，直接用油缸銷軸作為感應塊，與原結構相比，簡單、穩定、可靠，完全避免了原結構帶來的問題，同時減少了一個零件。

例2：靜壓造型機升降機構導向桿的間距如果設計太小，就會造成升降機構升降過程中明顯擺動搖晃，造成導向桿密封件及導向環的損壞和升降機構不到位等故障。

1.2 頻繁受力件的強度不夠

靜壓造型線根據砂箱規格的大小，其運行負荷各不相同，大規格的砂箱運行時設備承受的負荷相對較大，這就需要加強機械結構的強度。但是在設計過程中往往很容易忽視這個環節，有時砂箱規格加大了，但與之配套的受力件強度并沒有相應的增強。

圖2 造型機接箱缸支撐塊

例1：靜壓造型線上的刮砂機、松砂機，在設計過程中如果不對其進行受力分析計算，隨著砂箱寬度的增加，其受力明顯增加，在生產過程中很容易造成設備變形甚至損壞。

例2：鑄型輸送機軌道上的臺車止回機構（圖3）也是如此，其受力隨著砂箱規格的加大而增加，如果強度不夠，在長時間的使用過程中很容易斷裂。可以通過增加筋板或者改為雙排勾來加強。

圖3 臺車止回機構

例3：推送油缸的支座、抓取機械手的力臂等機構都需要根據載荷的不同進行校核計算，以確保其運行的可靠性。

1.3 感應開關的位置

一條靜壓造型線有200多個感應開關，要使造型線運行可靠就必須保證所有開關發訊正常。在實際生產過程中出現故障率最高的就是開關信號不正常,造成故障的主要原因是開關的位置設計不合理。例如感應砂箱的毛坯面，整條造型線一般擁有200套左右的砂箱，箱體上的毛坯面很難保證尺寸一致，這就導致了有些砂箱能感應到有些就感應不到；其次是感應塊與感應開關的接觸面積太小，稍有偏移就會導致無信號；還有就是感應開關的感應面一般都是朝上,這樣一旦有金屬物如鐵豆濺落在感應面上就會造成誤信號。

1.4 液壓系統

液壓系統是靜壓造型線的主要動力源，一旦液壓系統出現問題，整條造型線就要停止運行。在設計過程中容易造成失誤的的地方主要是油溫和流量。一般的的液壓站都配置有一臺變量液壓泵，但個別造型線沒有配置變量泵而全部使用定量泵，這樣在系統不用油的情況下泵會持續溢流而發熱，導致油溫快速升高，如果冷卻器選型不合理，很容易使整個液壓系統油溫過高而無法正常運行，嚴重影響造型線效率的發揮；另外全線液壓元件的流量計算不準確、蓄能器的配備不合理，造成液壓系統的流量不足，直接影響到執行液壓元件運行的平穩性。

2 現場安裝

由于靜壓造型線設備復雜，結構龐大，整條生產線無法作為一個整體來運輸，所有靜壓造型線都是在使用現場進行單機設備組裝連接。現場安裝的質量非常關鍵，實際生產過程中很多故障都是由于安裝質量、精度等達不到要求引起的。下面是幾個典型的安裝問題。

2.1 軌道不平、不直

靜壓造型線的軌道一般是用壓板把輕軌壓在軌枕上或者是把輕軌直接焊接在軌枕上。如果安裝過程控制不嚴格，就可能造成整條軌道平直度不符合要求，這樣會導致臺車滾輪的嚴重磨損甚至造成臺車脫軌而翻車等現象。因為在推送過程中，臺車前后兩端的推緩油缸夾持力很容易把臺車架空，如果軌道不平或者不直，臺車容易離開軌道，等推緩缸夾持力取消后臺車落不到軌道上而造成脫軌（圖4）。

圖4 臺車和軌道

2.2 受力點焊接不牢

由于靜壓造型線的沖擊載荷較大，如果設備和基礎焊接不牢容易導致設備地腳開焊。例如兩端的推緩機構受力較大，并且受力頻率較高，設備必須和基礎焊接牢靠，否則一旦開焊極易造成嚴重故障甚至對人員造成傷害，所以在安裝過程中一定注意檢查，以確認此處的焊接情況。

2.3 液壓管路安裝不合理

安裝液壓管路應該由專業安裝人員實施，影響造型線可靠運行的管路問題主要有以下幾方面。一是管路拐角太多。液壓管路要盡可能的走直線，因為拐角處容易引起液壓沖擊而導致管路頻繁震動，造成緊固件松動而漏油；二是法蘭密封圈沒安裝到位，在緊固時容易把密封圈擠壞導致有壓力時漏油甚至大量噴油；三是法蘭緊固螺釘緊固不均勻，造成密封不良導致漏油；四是安裝位置不合理，比如澆注段的管路應該架高，否則跑漏的鐵液澆在管路上容易燒壞管路或者密封圈引起漏油。

2.4 液壓系統清潔度差

靜壓造型線的液壓系統必須要高度清潔，一旦在初始安裝過程中把關不嚴，極易造成液壓系統不清潔，對設備運行帶來長期的故障隱患，嚴重影響靜壓造型線的可靠性。

大部分液壓系統故障是由于液壓油污染造成的。在初始安裝過程中要注意檢查如下幾點。一是液壓站的油箱，在注油前一定要打開油箱門做一次全面檢查，包括油箱內部的各個角落，以及各種管道的內外壁，一般是用面團粘擦一遍，不允許有肉眼看見的小顆粒雜物存在；二是管路內壁，靜壓造型線的液壓管路很多是在使用現場安裝焊接的，焊接完畢要進行酸洗，根據酸洗液的濃度不同以及車間內氣溫的不同酸洗的時間也不同，但酸洗的質量標準是一樣的，即把管道內的氧化物和油污去除干凈，使管道內壁光滑，在安裝前每根管路都要檢查一遍；三是各個液壓閥塊，一條靜壓造型線一般配有30個左右的單獨液壓閥塊，在安裝管路前要查看每個閥塊油路內是否有污物。靜壓造型線的液壓系統只要在最初的安裝階段保證了清潔，之后的生產過程中的液壓故障就會大幅度減少。

2.5 電氣安裝

電氣故障大部分是因接線松動引起的，電氣柜內的電線以及編碼器的連接一旦松動就會導致故障，所以安裝過程中一定要確保每一處連接都牢靠。

3 調試過程

靜壓造型線運行的好壞與現場的調試有著密切的關系，造型線是非標設備，布局或運行流程各不相同，調試主管調試風格也不盡相同，影響造型線可靠性的幾個重要環節一定要抓好。

3.1 全線的精確定位

靜壓造型線的精確定位以關鍵設備靜壓造型機為基準向兩端逐個展開，最后在一端會合。每臺設備的定位都是以其前邊的設備為基礎，所以在定位過程中一旦某個地方出現偏差就容易導致一連串的返工。定位時砂箱或臺車之間的間隙不能太小也不能過大，太小的間隙容易導致碰撞甚至造成翻車等故障；間隙過大又容易造成定不上位或者推送時帶來撞擊。合理的定位間隙要滿足四點要求：一是能夠保證垂直方向運行的設備順利通過；二是滿足砂箱、臺車由于熱脹冷縮帶來的長度變化的需要；三是避免撞擊；四是盡量減少定位機構的磨損。生產中經常出現的定位故障主要是因為設備間的間隙不合適，需要重新調整。

3.2 接近開關的位置調整

靜壓造型線運行過程中經常出現的開關故障很多都是因為開關位置調整處在臨界狀態，油缸或其他運動機構稍微不到位，感應開關就無信號。在確保安全的情況下要盡可能地增加開關的感應量以保證信號的滿足。例如，有些定位油缸在剛開機時由于油溫比較低，可能出現伸縮不到底的現象，如果要等到油缸伸縮到位開關才有信號是完全沒有必要的。圖5所示的臺車定位機構，當定位機構已經離開臺車軸的最底端時，雖然定位油缸未縮到底，但臺車可以安全通過，沒有必要等到油缸縮到底再發信號。按照這種思路來調節造型線上其他開關，不僅可以提高運行的可靠性，而且還可以提高造型線的生產率。

圖5 臺車定位機構

3.3 電氣控制

為了避免誤操作而帶來的誤動作，靜壓造型線在手動操作程序上加了很多連鎖條件，但在自動運行時一些連鎖條件就需要取消，否則會影響造型線的運行節拍，有時還會導致停線。這就要求電氣程序進行優化，自動運行狀態下，只要確保設備運行順暢，連鎖條件越少越好。

3.4 液壓執行元件的調試

靜壓造型線的運行主要靠大量的液壓油缸來驅動，每個油缸需要調試的快慢取決于全線動作流程的時序表。并不是速度越快越好，應該快的油缸一定要快，否則將影響全線的運行節拍；應該慢的油缸就要慢，反之則會占用液壓系統的流量，給其他液壓執行元件帶來不穩定性。

4 日常維護和保養

靜壓造型線進入生產階段后，要保持全線可靠穩定運行，對設備的日常維護和保養至關重要，平均每個班次高達幾百次甚至上千次的循環運轉很容易導致設備緊固件的松動以及磨損等問題，如果不能及時發現并解決，對生產將造成嚴重影響。

4.1 生產中的日常巡視不得輕視

由于靜壓造型線由多臺單機組成，設備復雜，且地面上下都有，要想掌握每臺設備的實際運行情況必須對造型線進行整體巡視。尤其是地溝內的設備，在地面以上很難發現其問題。生產過程中每個班巡視的次數不得低于兩次，做到早發現早處理，把故障消滅在萌芽狀態，將損失降低到最低限度。例如地溝內的主液壓油管，一旦漏油就可能造成重大損失，所以在發現有不正常現象時，及早處理以避免大量漏油；另外，在設備運行時更容易發現異常問題，因為設備如果有問題在動態情況下很容易表現出來，而在靜止時卻很難發覺。

4.2 加強緊固件的防松檢查

設備長時間運行很容易造成一些緊固螺釘的松動，如果發現不及時就會影響造型線的正常生產。比如內壁清理機和臺面清掃機上連接扭簧和刮砂板的螺釘以及造型主機立柱和橫梁之間的連接螺釘等，都是日常維護檢查的重點。

4.3 潤滑點定期加注潤滑油

靜壓造型線上的潤滑點主要有垂直升降或水平運行的導向桿、造型主機模板快換的旋轉軸和減速電機等，這些地方要定期加注潤滑油，以免出現干摩擦而造成設備的損壞。

4.4 及時清理設備周圍的散落砂

在造型、捅箱和砂箱運行等過程中有些砂散落在設備上，時間久了越積越多就會對設備造成一定的不利影響，這就要求檢修人員定期對容易積砂的部位進行清理。比較明顯的部位有造型主機舉升工作臺的下邊和下捅式捅箱機捅頭的下邊。

5 總結

總之，影響靜壓造型線運行可靠性的因素很多，只要在設計、安裝、調試和維護等環節上控制好，靜壓造型線的可靠性肯定會大幅度提高。例如濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司給濰柴動力揚州柴油機有限責任公司提供的1000mm×800mm×320/320mm的靜壓造型線輔機，通過細心調整和維護，可靠性大大提高，生產率已經超過120整型/h。

[1]袁漢林.靜壓造型線的技術改造[J].中國鑄機,1996,3.

[2]鄭國偉.機械設備維修問答叢書 [M].北京：機械工業出版社.2006，8.

[3]武明懷，李專政.國內外靜壓造型工藝與設備簡介[J].中國鑄造裝備與技術,2012,4.