摘 要：介绍了一种新型水平分型脱箱射压造型线。对该造型线用于刹车盘铸件生产进行了全面的工艺分析、型砂与铁水匹配计算，以及生产能力统计。客户的使用结果也印证这些分析和计算。

关键字：水平分型脱箱射压造型线，刹车盘，铸造工艺

 

1 研发XZ42-8070H型水平分型脱箱射压造型线的原由 

自2008年始，无锡市华佩机械制造有限公司（以下简称：华佩）为8家铸造厂提供了8条XZ42-7060型水平分型脱箱射压造型线，用于刹车盘铸件的生产。在造型线实际使用过程中，客户普遍存在以下反映：

1）单箱铸件重量仅为15kg左右（注：如采用双层工艺，单箱铸件重量可达30kg）。

2) 对于直径大于φ300mm的刹车盘，每箱只能摆放1件。

3）在做铸造工艺设计的时候，为了一箱能放多件，往往使砂箱四周的吃砂量设计的偏小，在浇注铁水的时候容易引起跑火现象。

总之，客户均希望能够扩大砂箱尺寸，提高单箱铸件重量，增加工艺设计的灵活性，减少跑火现象。

响应客户要求，华佩自2016年元月起，开始研发XZ42-8070H（800x700x220/220）水平分型脱箱射压造型线，历时5个月投放市场（莱州隆通汽车配件有限公司成为该型造型线的首位用户；其后莱州华鲁汽车配件有限公司、龙口市灵芝机械厂、龙口天工机械配件有限公司陆续采购了此型号造型线，而且龙口天工机械配件有限公司在使用华佩XZ42-7060H造型线一年半以后又一次性采购两条XZ42-8070H造型线）。

2 XZ42-8070H型水平分型脱箱射压造型线用于刹车盘铸件生产的工艺介绍

2.1 型腔布置

    根据单片刹车盘铸件的直径D的尺寸，可采用的型腔布置方式如（图1）

2.2 双层工艺的运用

XZ42-8070H型造型线砂型总高为440mm,可以实现刹车盘双层铸造工艺。双层工艺使刹车盘铸件产量比单层工艺增加一倍，具体工艺如（图2、图3）。

2.3 双层工艺对型砂性能的影响

    单层铸件工艺下，每箱铁水重量仅为30kg，砂铁比达到12:1（单副砂型重量为360kg左右）。显然砂铁比偏大。砂型在进入振动落砂机前，水分不能得到应有的蒸发，增加落砂的困难。

双层铸件工艺下，每箱铁水重量约为60kg,砂铁比达到理想的6:1（理想的砂铁比为6:1~10:1），这是为经济的砂铁比。型砂的温度、有效成分的烧损及水分含量都在可控范围内。

2.4 浇注系统位置及浇注方法对生产的影响

2.4.1XZ42-7060H型水平造型线单个砂型的浇注位置如（图4）共四处。

 其有以下不足：

1）如采用中间浇注位置，一是势必将刹车盘往四周拉开，影响了吃砂量或限制了刹车盘铸件尺寸。二是从中间浇注时，浇包必须往中间靠拢，势必要提高浇包的高度，以致提高了浇包嘴和砂型浇注口之间的落差，增加了冲砂的风险及收包的困难。

2）如采用600mm宽一侧三个浇注位置，不利于盘形刹车盘铸件的工艺布置。

2.4.2针对以上问题，我们调整了XZ42-8070H型水平造型线的浇注位置，如（图5）。

浇注位置设置在800mm长一侧，其优点有：

1）不影响盘形刹车盘的工艺布置，布置灵活。

2）从边上浇注，浇包可以放的低些，降低了浇包嘴和浇口杯间的落差，使浇注平稳、不冲型、收包快而准。

 

2.5 砂型排气装置

对于刹车盘铸造生产而言，砂型的排气至关重要，为此我们设计了专门的排气装置。由于刹车盘的型腔布置（图1）已做系列化设计，每件刹车盘相应的中心位置已确定。所以我们在其中心位置对应的上脱箱板上预设了螺纹孔，用于连接一种自动成型排气装置（图6）。

造型时，该排气装置与刹车盘各模型中央的排气销（针）相对应，直接将排气孔制造出来，避免了刹车盘铸件因排气不畅而产生气孔。

2.6 压铁的设置

考虑到刹车盘铸件是灰铁扁平件，我们直接采用上压铁而不套箱的方式解决抬箱跑火问题。实践证明，这种方式简单、实用、安全、不抬箱跑火。避免了因套箱产生的错箱、铸机停机等问题。如（图7）是XZ42-8070H型水平造型线压铁，单个压铁重量约320kg。

2.7 关于下芯时间和生产节拍的说明。

XZ42-8070H型水平造型线生产效率为120箱/小时，该效率情况下的下芯时间为27秒（即含27秒下芯时间）。大刹车盘每箱砂芯少可采用1人下芯，小刹车盘每箱砂芯多需采用2人下芯，实现全效率运转。

 

3  XZ42-8070H型水平分型脱箱射压造型线生产能力分析

 

单箱铸件重量：                  50kg(40~60kg之间)

生产效率：                      120箱/小时

单班生产时间：                  8小时

设备开动率：                    90%

单班产量：                      50x120x90%x8=43.2吨

月产量（26天、1天1班）：        1123.2吨

年产量（1天1班、300天/年计）：    13478.4吨

年产量（1天2班、300天/年计）：    26956.8吨

 

4  型砂、铁水与造型线匹配关系

 

4.1 型砂的需求量

每箱砂型重量：                    约360kg

生产效率：                        120箱/小时

开动率：                          90%

型砂需求量：                      0.36x120x90%=38.9吨/小时

所以，需要匹配一条混砂能力为40吨/小时的砂处理系统。

 

4.2 铁水的需求量

每箱铁水重量：                    约60kg

生产效率：                        120箱/小时

开动率：                          90%

铁水需求量：                      60x120x90%=6480kg/小时

所以，铁水的熔炼能力需要达到7吨/小时。根据自动化造型线边造型边浇注的特点，宜选用3～4吨/小时一拖二两台套的熔炼装置。

5、华佩XZ42-8070H全自动水平分型脱箱射压造型线与静压线的优劣分析

 

华佩XZ42-8070H

优点

1、 投资少

2、 上马快

3、 管理要求低

4、 维护简单

5、 模具成本低

6、 设备基础简单

7、 风险低

8、 铸件质量优

 

静压线

优点

1、产量高

2、铸件质量优

 

 

 

华佩XZ42-8070H 

缺点

产量稍低

 

 

 静压线

1、投资大

2、上马周期长

3、管理要求高

4、维护复杂、维护成本高

5、模具成本高

6、设备基础庞大（土建成本高）

7、风险大

 

结束语

XZ42-8070H水平分型脱箱射压造型线与XZ42-7060H水平分型脱箱射压造型线相比，产量增加了80%～100%，工艺灵活，效率更高，是刹车盘铸件生产厂家实现大批量、专业化生产的优选选择。