一種熔模精密鑄件免振殼拋丸機的研究

張錦德

（青島濱海金成鑄造機械有限公司，山東青島 266400）

1 前景和現(xiàn)狀

熔模鑄造用途廣泛，它的產(chǎn)品精密、復(fù)雜、接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，故熔模鑄造是一種近凈成形的先進工藝。原來熔模鑄件的拋丸處理工藝：振動脫殼、鑄件與澆棒切割分離、粗拋丸清理、打磨、精拋丸清理。現(xiàn)免振殼拋丸機拋丸處理工藝為：帶殼及澆棒系統(tǒng)的鑄件直接進入拋丸機進行粗拋，拋丸過程中殼體散落根據(jù)顆粒大小自動進到各自儲料倉，粗拋后再將鑄件與澆棒切割分離。這樣將粗拋的三道工序合為一道，且都在封閉的空間內(nèi)進行，改善了車間工作環(huán)境，節(jié)約了人力，提高了生產(chǎn)效率。全套設(shè)備的操作可實現(xiàn)PLC 可編程自動控制。

2 工藝要求

雙吊鉤式免振殼拋丸機是一種用于清理精密熔模鑄件表面殼體的設(shè)備，跟一般的拋丸機不同點就是鑄件表面帶有一層較厚的外殼，要求拋丸器的沖擊力一定要大，所以我們采用了強力拋丸器，同時拋丸電機配有變頻器，拋丸葉片采用鍛打機加工耐磨合金葉片，其拋射速度可達82m/s，可以快速的將殼體打穿擊落，同時又不至于碎成粉末。底部采用振動篩分輸送機將塊狀殼體送出。頂部采用磁選+滾筒篩分+三級風選+變螺距結(jié)構(gòu)的分離器對熔模材料、丸砂混合物加以徹底分離，確保進入丸料倉的彈丸合格，從而保證工件的拋丸效果。鑄件放置在吊掛工裝上進入拋丸清理室，大門關(guān)閉，工件邊旋轉(zhuǎn)邊進行拋丸清理，為保證拋丸效果，自轉(zhuǎn)具有正反裝功能，拋丸產(chǎn)生的粉塵被除塵器及時吸走，工作時拋丸清理室一直處于負壓狀態(tài)，保證粉塵不會外溢。

3 設(shè)備主要組成

該拋丸機主要有拋丸清理室、氣控大門、拋丸器總成、頂部行走密封槽、工件輸送裝置、底部振動篩分輸送機、旋轉(zhuǎn)裝置、斗式提升機、滾筒篩分磁風選分離器、殼體顆粒儲料倉、除塵系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成（見圖1）。

圖1 免振殼拋丸機設(shè)備總圖

4 設(shè)備主要部件特點

4.1 拋丸器總成

采用4 臺15kW 高效皮帶懸臂離心式強力拋丸器QBH037，采用三維仿真菱形布置方式，能顯著地提高清理效率、獲得滿意的清理質(zhì)量。該拋丸器的特殊密封防護更為嚴密耐用（見圖2），拋射速度82m/s，拋丸器轉(zhuǎn)速3000r/mim，拋丸器電機配備變頻器，軸承采用SKF 高速軸承，葉片采用鍛打機加工耐磨合金葉片。

圖2 QBH037 拋丸器內(nèi)部防護結(jié)構(gòu)圖

4.2 拋丸清理室

拋丸清理室內(nèi)部采用軋制Mn13 防護板，護板采用專用焊條鉚焊固定，杜絕了傳統(tǒng)的大螺母脫落帶來的一切損害，室體拐角處均采用整體45°角軋制Mn13 防護板防護，底部料斗上方采用馬鞍形軋制Mn13 防護板防護。該護板布置方式更有效的提高了室體防護的效果，其使用壽命大大提高，且外形美觀、易于更換，局部損壞時，只需用專用焊條補焊一塊防護板即可，方便實用快捷。壽命高達12000h 以上。

4.3 振動篩分輸送機

由于工件帶有熔模外殼、澆鑄系統(tǒng)，底部采用振動篩分輸送機進行粗過濾，將外殼、鐵渣、飛邊及大塊雜質(zhì)進行粗過濾后再進入提升機。振動輸送器由篩體、橡膠彈簧、振動電機等組成。

振動輸送器用于將拋丸落下的殼體、丸砂混合物從收丸斗輸送到提升機下部進料口。本機采用慣性直線振動篩，選用復(fù)合彈簧振動電機驅(qū)動，在輸送的過程中可以把較大的雜物分離出來。本機篩面采用耐磨鋼板沖孔制成經(jīng)久耐用。本部件采用2 臺振動電機為激振源，激振力的大小由調(diào)節(jié)振動電機軸上的偏心塊實現(xiàn)，篩體為鋼板結(jié)構(gòu)，分上下兩層，丸砂混合物經(jīng)上層篩網(wǎng)進行篩分后，大塊物料流入廢料桶，篩下物由下層水平輸送至提升機。

4.4 滾筒篩分磁風選分離器

由于丸料混合物中含有較多的熔模殼體材料及澆鑄系統(tǒng)破損物，所以分離系統(tǒng)采用變螺距滾筒篩分加磁風選分離器（見圖3）。磁選采用永磁滾筒，其主要特點有：（1）高性能的復(fù)合磁系確保磁場的分布曲線和磁場作用深度；（2）高強度和高可靠性的機械結(jié)構(gòu)，保證了磁滾筒在各種惡劣環(huán)境下正常工作；（3）磁偏角調(diào)整裝置靈活可靠，實現(xiàn)了磁系在滾筒的周向位置任意調(diào)節(jié)以利于工件分選；（4）適應(yīng)能力強，應(yīng)用范圍廣。風選采用先進的三級滿幕簾流幕式重錘自動調(diào)整型丸渣分離器是由公司引進瑞士+GF+DISA 技術(shù)優(yōu)化后生產(chǎn)的。具體分為一級大件初選，二級風選，三級網(wǎng)格篩選。它由滾筒篩和風選系統(tǒng)兩大部分組成。在分離器的前段砂容量大的部位我們采用流丸孔較稀布置的獨特結(jié)構(gòu)，在分離器的后段砂容量少的部位流丸孔采用較密布置這樣能夠形成均勻的流幕，大塊料被篩出經(jīng)內(nèi)螺旋輸送出，送至廢料箱。如此便能分離出較大異物，有利于設(shè)備安全運行和提高清理效果。

圖3 分離器結(jié)構(gòu)示意圖

4.5 殼體顆粒儲料倉

根據(jù)熔模材料顆粒大小的不同，經(jīng)磁選分離后的顆粒進入旋振篩分機，篩分機內(nèi)分多層目數(shù)不同的篩網(wǎng)，顆粒根據(jù)需求的不同設(shè)置有四個儲料倉，經(jīng)篩分后進入儲料倉回收利用。

4.6 除塵系統(tǒng)

為確保大氣環(huán)境，進一步降低粉塵排放濃度，本除塵系統(tǒng)采用沉降室+多管旋風除塵器（見圖4）+脈沖布袋除塵三級除塵方式。尤其多管旋風除塵器對精密鑄造工件的粉塵處理有獨特的效果。除塵機理是使含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運動，借助于離心力降塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。其進入方式，可分為徑向進入式和軸向進入式兩類。在相同壓力損失下，后者能處理的氣體約為前者的3 倍，且氣流分布均勻，作用于粒子上的離心力最大可達其重力的2500 倍，所以多管旋風除塵器的粗過濾效率顯著高于其他旋風除塵器。對去除0.3μm 以上的粒子具有80%～85%的除塵效率，從而更好的減輕后續(xù)脈沖布袋除塵器的工作，大大延長了布袋的使用壽命。

圖4 多管旋風除塵器示意圖

除塵系統(tǒng)第三級由BHMC 系列脈沖布袋式除塵器、離心式風機、除塵器電機、管道和排塵煙囪組成。

本設(shè)備通過高壓離心風機抽風使室體內(nèi)形成一定負壓，使工作時產(chǎn)生的粉塵不向室體外飄溢，排放后的粉塵濃度不高于10mg/m3，從而使設(shè)備周圍的粉塵濃度低于5mg/m3。符合國家環(huán)保局規(guī)定的排放標準。

4.7 電氣控制系統(tǒng)

本機采用可編程控制器（PLC）控制，觸摸屏操作界面，整套系統(tǒng)可自動操作，設(shè)備各部件按預(yù)先編好的程序進行順序運行；也可手動控制，便于調(diào)試、檢修人員對設(shè)備進行調(diào)整：此時操作人員可按順序依次啟動各功能部件，也可不按順序?qū)蝹€功能部件（如提升機）進行點動運行，以測試各相關(guān)部件的性能、運行情況等。本機的電氣系統(tǒng)具有以下特點：

（1）大門與拋丸器互鎖，大門打開，拋丸器不能工作。

（2）設(shè)有彈丸循環(huán)系統(tǒng)故障報警功能，并且該系統(tǒng)之任一部件出現(xiàn)故障，其上面的部件自動停止運行，以防彈丸卡死并燒毀動力裝置。

（3）全機自動工作時，機器可以根據(jù)不同的工件，可以調(diào)整工件清理的時間，達到最佳的清理效果。

（4）全機設(shè)有急停按鈕，按下急停按鈕可以實現(xiàn)全機停車，避免事故的發(fā)生或擴大。