發動機缸蓋砂芯通過式表干爐生產線的升級改造

李保強，劉 俊

（機械工業第六設計研究院有限公司，河南鄭州 450000）

0 引言

發動機缸蓋砂芯通過式表干爐生產線是針對鑄造車間造型線生產工藝特點，并依據熱平衡原理、水分遷移理論及傳熱學理論進行專門設計的，用于發動機缸蓋砂芯整體浸水基涂料后的表面干燥的專用裝備。對于砂型實現型腔表面干燥，而對于砂芯實現整體干燥的要求。在具體設計制造過程中，既要充分考慮到用戶的造型工藝特點、砂型（芯）結構、砂型（芯）干燥溫度、干燥時間及生產率等不同要求，又兼顧注意涂料成分、涂敷工藝、熱源、氣候、濕度等對干燥所產生的影響。砂芯的主要成分為樹脂砂，樹脂砂芯本身的含水量較低（0.2%～0.3%），采用水基涂料表干工藝所需干燥的主要是砂芯表面水基涂料滲入的水分[1]。

1 原缸蓋砂芯表干爐生產線存在的問題分析

某發動機公司的缸蓋砂芯通過式表干爐生產線由于原設備部分環節設計不合理以及換熱器及熱風循環系統、輸送及托盤定位系統、電氣控制等部分的失效和異常，造成表干爐能耗太高，效率降低，系統的穩定性和可靠性及托盤的定位精度太低，磨損嚴重等問題。表干爐目前存在的一些問題直接導致了單位燃料消耗量的增加，設計不合理的地方，需要進行優化升級改造，除了節能外還可以增加設備的可靠性，降低設備的故障率。

2 改造措施

2.1 換熱器及熱風循環系統

拆除了現有的5 臺循環風機和換熱器，更換了5 臺全新的高溫循環風機（型號：GW3.0-8C），更換5 臺全新的燃氣高效節能換熱器，換熱器為中機六院的專利產品（專利號為ZL 94 17368.6）。對爐體和換熱器的接口處進行了改造，使全新的換熱器與原有爐體和送風箱能可靠連接，換熱器安裝完畢后對原有爐體進行了修復處理。對原有送風、回風系統進行了改造，并對風箱和吹風嘴進行了改造，改造后的表干爐爐內氣流組織將更加合理和高效。對原有排氣系統和冷卻系統進行改造，使表干爐的排氣量和排氣位置更加合理，冷卻系統改造后，冷卻段的冷卻效果將提高，間接提高了表干爐烘干效果。對原有天然氣管路、閥門、連接管路和燃燒機的安裝進行了改造，使天然氣管路和燃燒機滿足了全新的換熱器的工作要求。通過對換熱器及熱風循環系統改造，提高了每個溫區的循環風量（風量由15000m3/h 增加到30000m3/h）和風嘴出風口風速（出風口風速由現在的12m/s 提高到24m/s），提高了砂芯烘干效果，提高了生產率。

2.2 輸送系統的改造

將進口和出口升降臺由2 立柱改造為4 立柱形式，提高升降臺的穩定性和可靠性，立柱、導桿、導套采用全新設計，見圖1 所示。

圖1 升降臺立柱改造前后對比圖

對托盤進行加工改造，在托盤底部兩側鑲嵌耐磨鋼條，前后部位增加定位板，提高托盤的耐磨性，并使托盤滿足夾緊機構精確定位的要求，重新加工改造后的托盤，底部兩側耐磨鋼條安裝后尺寸誤差不超過0.5mm，前后定位板安裝后尺寸誤差不超過0.5mm，見圖2 所示。

圖2 托盤底部兩側鑲嵌耐磨鋼條

新增了3 套托盤定位裝置，提高了機械手上件和取件的精度。1 套安裝在進口升降臺，1 套安裝在出口升降臺，1 套安裝在出口升降臺前邊一個工位。托盤定位裝置為四面夾緊和定位機構，包含定位裝置、壓縮空氣管路、閥件、氣動元件等。托盤定位裝置為中機六院的專利產品（專利號為：ZL 2015 1 0479432.X），見圖3 所示。

圖3 增加的2 套夾緊裝置及通輥和邊輥

爐內進口增加一個快慢速轉換工位，保證浸涂好的砂芯能快速進入爐內進行烘干，解決浸涂好的砂芯在爐外等待時涂料堆積的問題。進口爐門口前部工位新增一個按鈕盒，可實現人工放置小砂芯時的手動放行和自動放行功能。快慢速轉換工位包括新增輥道、減速機、離合器、鏈輪、鏈條等，見圖4 所示。

圖4 爐子進口爐內增加的快慢速裝置

對爐內輥道進行了重新調整，提高了輥道的平行度、中心重合度、高度一致性，提高了爐內砂芯運行平穩性，解決了托盤在運行過程中爬導向環、鼓起等問題。更換了表干爐磨損嚴重的輥道（30 根），對部分運轉不平穩的輥道導向環進行了更換，保證了托盤運行平穩性。

2.3 電氣控制系統改造

為了滿足換熱器及熱風循環系統改造、輸送系統改造后的電氣控制要求，對原有電氣控制系統進行了改造，包括5 臺循環風機的控制回路、循環風壓檢測及安全聯鎖、快慢速工位控制、手自動放行按鈕盒、夾緊機構控制、輥道控制等部分。新增了空開、接觸器、繼電器、PLC 模塊、接線端子、風壓開關、光電開關、接近開關等電氣元件，并對原有的控制柜進行了改造，對原有控制軟件進行了升級改造。更換了部分托盤檢測開關和固定支架，使托盤的到位檢測更加可靠，并對輥道控制程序進行優化，避免了輥道空轉磨損托盤和輥子。

3 結束語

研究實踐表明，升級改造后的缸蓋砂芯表干爐爐溫由原來的220℃降到180℃，MC 缸蓋的烘干時間由原來的120min 降到90min，MC 缸蓋的生產率由原來的28 盤/h 提高到40 盤/h，烘干后的砂芯殘余水分≤0.3%。通過對升降臺、托盤、輥道的改造和維修，提高了表干爐輸送系統的穩定性和可靠性，提高托盤的耐磨性。通過增加托盤的精確定位裝置，提高了機械手上件和取件的精度，重復定位精度0.5mm，對表干爐的節能改造有一定的推廣價值。