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河北十一选五震压式造型机的起模机构及其改进

时间 2020-10-23 07:48

  !#年第$期 铸造设备研究 !#年 #月 %&’&(%)*’+,-.&’/01/,0-%2&3,.45&0+ /678!# 9$ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ·设计与计算· 震压式造型机的起模机构及其改进 陈剑敏 (临海铸造机械厂,浙江 临海 #) 摘 要:介绍了震压式造型机常用的几种起模机构及起模方式,分析了这几种起模机构的特点和不足之 处,并提出了几种改进的方法,经实践应用后获得了良好的使用效果。 关键词:震压式造型机;起模机构;改进 中图分类号:+?!#8@ 文献标识码:A 文章编号:#;:@#B(!#)$:: !#$%&’()*+,*-./#0*1#%+2%&,(345##6#$%5&’*-. $71*-#7-’8,98:;%0#:#-, !#$%&’()*&( (!#$%&’(#)*+,%-$#.*+/’*01,!#$%#,2$#%) =9,71,:+CDEFGFHIDJ7IKLM6HE7CHNKMOLPODQ7DJRSGTKQ7CHNKMOLPODQ7DJRLHUD6HKQV/W+P’XMHHYHNKMOLDJRNG6CDJHGJLEKNH NKMOLPODQ7DJRLHUD6HEDJ6KNNKJMEH8.7GJGOTEHE7CHQHG7MIHEGJLLHQD6DHJ6DHEKQ7CHEHNKMOLPODQ7DJRLHUD6HE,GJLGOEKFM7EQKISGILEHUP HIGODNFIKUHLNKMOLPODQ7DJRLHUD6H,SCD6CCGUHG6CDHUHLRKKLIHEMO7EGQ7HIZHDJRMEHLDJFIG67D6H8 ?#@A%’9:VKO7P’XMHHYHNKMOLDJRNG6CDJH;NKMOLPODQ7DJRLHUD6H;DNFIKUHNHJ7 震压式造型机是一种依靠震击紧实和低压压实 砂型的造型机械,生产的砂型质量稳定并有较高的 精度和刚度,尤其是采用气动微震式震击机构的震 压造型机的型面利用率在$[!B[左右,生产的 砂型硬度(A 型硬 度计)可 达 $!B$,具有 较高 的 造 型速度和较低的劳动强度。因此,震压式造型机虽 然存在着效率低、噪音大、操作工人劳动强度高、不 能满足现代化生产发展的缺点,但该机经济效益高、 投资少、上马快,而且结构简单、操作维修方便、灵活 性大、适应性广,能满足绝大多数造型工艺的要求及 各种批量的生产,在我国的中、小型铸造车间得到了 广泛的应用。 # 震压式造型机起模机构的主要方式及结构 震压式造型机的起模机构是由起模缸带动顶杆 (顶框)或边辊道来实现起模动作的,按起模方式不 同可分为顶箱起模和回程起模两种,两者具有自身 的特点,可适应不同场合、不同类型造型机的起模要 求。 #8# 顶箱起模方式 顶箱起模是指模板固定在造型机工作台面上, 具有缓冲同步机构的顶升装置(顶杆或顶框)举升砂 箱起模。采用顶箱起模方式起模前压头转出,只要 起模机构具有足够的起模行程并保证两侧顶杆的同 步性,再根据需要针对某些形状复杂或拔模斜度较 小的砂型设置漏模板,采用顶箱漏模起模,即可满足 所有砂型的起模要求。顶箱起模方式结构简单,生 产率较高、使用范围广,可适用于各种场合。 顶箱起模时最重要的是保证顶杆(顶框)平稳起 模的同步性,因此通常采用单缸起模、刚性联接,也 有采用双缸、连杆、同步轴起模的。单缸顶箱起模的 主要结构形式有四种:叉式顶箱起模,#杠杆式顶 箱起模,$ 杠 杆 叉 式 顶 箱 起 模,% 环 形 活 塞 顶 箱 起 模,可以适应不同型号造型机的要求。 #8#8# 叉式顶箱起模机构 采用叉式顶箱起模的代表机型为苏州铸造机械 厂生产的 \#;$( 造型机,其起模机构由气压油起模 收稿日期:!#:;: 作者简介:陈万剑敏方(#数=!据:),男,浙江临海人,学士,助理工程师,主要从事造型、制芯设备的设计。 # 铸造设备研究 ’44!年第$期 缸、起模顶杆、同步架、限位器等组成;图!为 !#$% 造型机起模机构。 “!”放大图)来控制通道的大小;而起模行程决定于 模型高度,通过改变机身内部限位器的位置来调节。 为了适应不同规格的砂箱,顶杆可在一定范围内调 节(见图()。松开螺钉),使顶杆支架’借助外支架 (绕小轴$转动,或松开螺钉*,使顶杆支架’沿外 支架(移动以调整四个顶杆间的距离;顶杆的调节 范围如图(阴影范围所示。 !&气缸; ’&活塞; (&弹簧; #&单向阀; $&节流孔; )&同步架。 图’ 起模缸工作简图 !&起模缸; ’&起模顶杆; (&同步架 图! !#$%起模机构 气压 油 起 模 缸 动 作 原 理 见 图 ’。 起 模 时,压 缩 空气进入缸的上腔,作用在缸内的油液上,迫使油从 中间隔板的节流孔$流入下腔,推动起模缸缓慢上 升,实现平稳起模。回程时,上腔排气,起模缸下落, 迫使下腔的油除从节流孔$回油外,还从活塞中间 的单向阀回油,起模缸快速下降。起模速度和起模 行程可进行调节,起模速度可调整调节螺钉( 图! 叉式顶箱起模机构适应于小型造型机,选用该 机构的还有苏州铸造机械厂生产的 !#$+、!#$, 造型机和青岛新东公司生产的 -.&(+、-.&!% 造 型机(该机起模缸采用气缸)等。 !/!/’杠杆式顶箱起模机构 采用杠杆式顶箱起模的代表机型为临海铸造机 械厂生产的!#01 四立柱造型机,德国 %23%造型 机也采用该机构(其杠杆位于压实缸下方)。!#01 造型机起模机构如图#所示,起模臂支点置于中部, 起模缸和固定连杆布置在两侧;起模时,活塞杆推动 !&顶杆; ’&顶杆支架; (&外支架; #&起模导杆; $&轴; )&紧固螺钉; *&螺钉; 0&工作台。 万方数据 图( !#$%顶杆调节 #22!年第&期 陈剑敏:震压式造型机的起模机构及其改进 & !起模缸; #起模轴; $起模臂; %起模横梁; &固定连杆。 图% ’!%() 起模机构 !起模顶杆; #起模油缸; $导向杆; %起模叉; &起模杆。 图& ’!%+起模机构 起模轴,通过起模臂的杠杆作用带动固定连杆上升。 固定连杆的底部设有轴承,可在起模臂的槽内移动, 起模横梁与固定连杆紧固,其上设有导向杆,起模顶 框安装在起模横梁上。 !*!*$ 杠杆叉式项箱起模机构 杠杆叉式顶箱起模机构综合了杠杆式起模机构 和叉式起模机构的特点,其代表机型为重庆铸造机 械厂生产的’!%+造型机。’!%+造型机起模机构如 图&所示,起模杆支点置于立柱外部,起模时由油缸 操纵上下运动;左、右起模杆头部固定着起模叉,起 模叉在左、右起模块中移动,起模块与导向杆紧固, 导向杆上方固定着起模横梁,其上装有起模顶杆。 !*!*% 环形活塞顶箱起模机构 采用环形活塞顶箱起模方式的机型有苏州铸造 机械厂生产的 ’,!%(- 造型机和临海、保定、荷泽、 八步铸造机械厂均生产的 ’!%(. 造型机等。图 + 为’,!%(- 造型机起模机构示意图,环形起模活塞+ 位于压实气缸/和压实活塞$之间;震击后进行压 实时,起模活塞与压实活塞一起上升、下降,起模活 塞内开有通气道,以控制起模机构的升降。 !*!*& 双缸同步轴顶箱起模机构 双缸起模通常用于大、中型造型机上以提供较 大的起模万力方,采数用据该机构的机型有保定铸造机械厂 !震击活塞(工作台); #震铁 $压实活塞; %弹簧; &顶杆; +环形起模活塞; /压实气缸。 图+ ’,!%(-造型机微震压实机构及 顶杆起模机构示意图 生产的 ’!%(0、’!%(1造 型 机 和 临 海 铸 造 机 械 厂 生 产的’!%/- 造型机等。’!%/- 造型机起模机构示 意图如图/所示,起模时两侧起模缸推动起横梁上 的顶杆上升,起模的同步性由连杆和同步轴来保证; ’!%(0、’!%(1造型机则另设有一气压油缸,使得两 侧起模缸以油为工作介质,提高了起模时的平稳性。 !*# 回程起模方式及其起模机构 回程起模是指造型机工作台带着砂型(砂箱)缓 慢下降,先将砂型(砂箱)置于固定的中间边辊道(或 顶杆)上,起模后工作台带着模板快速下降;多 ’ 铸造设备研究 #00!年第&期 !起模缸; #连杆; $同步轴; %导向杆; &起模横梁; ’顶杆。 图( )!%(*起模机构 应用于气动微震式震击机构的震压式造型机,其起 模工艺性要优于顶箱起模,但对砂箱定位要求严格。 回程起模方式起模时压头不转出,不能满足高砂箱 或凹凸悬殊较复杂砂型的起模要求,但其结构简单、 生产效率高,尤其适应组线大批量生产。 图+所示为组线生产的四立柱移动定量斗压头 震压式造型机采用的起模机构,当砂箱进入边辊道 后,由定位机构对其准确定位,实现回程起模。图, 为定位机构简图,此机构安装在边辊道架的两侧,左 右各一个。静止时,定位转臂$在弹簧(弹力的作 用下绕 * 点逆时针旋转后与垂直方向有 ’-夹角。 由螺栓 .!#/$&与定位转壁接触起限位作用。砂 箱进来时,定位转臂在砂箱冲力的作用下绕 * 点作 顺时针旋转,当内六角螺栓 .+/##撞到限位螺栓 .!#/’0后,便成图示位置。为防止砂箱向进来方 向反弹回去,在砂箱另一端装有止回机构(见图)这 样能使砂箱正确定位。接砂时型板框上的定位销插 入砂 箱 的 销 套 并 托 起 砂 箱,这 时 定 位 转 臂 在 弹 簧 ( 的作用下绕转轴%旋转,又恢复到静止位置。当造 !定位头; #防尘盖; $定位转臂; %转轴; &弹簧; ’定位支架; (弹簧。 图, 砂箱定位机构 型完毕,回程起模时砂箱便搁在定位头!上,由于定 位头下设有弹簧&,因此在砂箱重力的作用下,砂箱 便下降到与砂箱边辊道同一水平高度,由推(拉)杆 把砂箱送入下道工序。这种起模机构结构简单、实 用可靠,但边辊轮经使用摩损后,各辊轮边不在同一 直线上,造成起模不精确,应定期予以更换。 图!0为另一种较常用的砂箱定位机构,此机构 靠弹簧(的压力将定位轮!顶入砂箱两边的半圆形 缺口进行定位,通过调整螺钉$可调整定位轮!顶 入砂箱的深度。定位体#的材料采用铸钢。 !止回机构; #立柱; $边辊轮; %定位机构。 万方图+数据四立柱造型机回程起模机构 !定位轮; #定位体; $调整螺钉; %锁紧螺母; &支座; ’顶块; (弹簧; +压紧螺母。 图!0 砂箱定位机构 回程起模悬臂式造型机的起模机构通常采用与 图(所示的双缸同步轴顶杆起模机构相同的结构, 对起模的同步性要求较低,但对工作台下降的速度 控制要求较高。 !77%年第’期 陈剑敏:震压式造型机的起模机构及其改进 5 ! 几种起模结构的不足之处 在使用中发现回程起模造型机采用的两种起模 机构能够较好地满足生产要求,但顶箱起模造型机 的几种起模机构却存在不足之处,在生产中暴露出 不少问题: #叉式顶箱起模机构中起模缸位于机身内,起 模顶杆、同步架与起模缸都是刚性连接,具有结构紧 凑、工作环境好、同步性佳的优点;但在实际使用中 也存在运行欠平稳等问题。另外 $%&’系列造型机 起模缸采用气压油的工作方式,气体作用在油面上, 气、油的直接触,造成油易氧化而缩短使用时间,在 排气时又有大量油液被气体带走,既浪费油且污染 环境,甚至会带来火灾隐患,而 ()*%+、()*,- 造 型机的起模缸直接以压缩空气为工作介质,但气体 可压缩性 的 特 点 又 导 致 了 起 模 缸 运 行 不 平 稳 的 缺 点;因此现有起模缸的工作方式难以满足需要。 .#杠杆式和杠杆叉式顶箱起模机构也存在着起 模缸的工作方式问题,此外这两种起模机构装配复 杂,要求有较高的装配精度,在装配时还需注意以下 几点(:%)起模杆(起模臂)装配时,要保证与其端部 相配合的两侧轴承的中心在同一轴线上且水平,不 能有翘曲;否则起模时中心较高一侧的起模顶杆会 出现动作滞 后,造 成 起 模 不 同 步;(!)$%&/ 造 型 机 起模缸活塞杆与起模杆连结的销轴孔的轴线 造型机起模轴与起模臂连结的销轴孔的轴 线)一定与两侧轴承的中心轴线平行;(,)两侧轴承 导向槽一定要保证在同一水平上,由导向槽保证轴 承的同步性;这也给维修和保养带来了不便。 2#环形活塞顶箱起模机构具有结构紧凑、刚性 好、同步性佳、起模力大的优点,是中、小型震压式造 型机一种较为理想的起模机构;但该机构在使用中 也存在压实缸体开口处的帆布防尘罩容易破损,型 砂进入缸体内后压实活塞容易磨损,从而造成起模 无力的严重后果,需要解决该开口的密封防尘问题。 3#双缸同步轴起模的同步性仅靠连杆和同步轴 来保证,要求同步轴具有足够的刚性;使用效果并不 理想,尤其是两侧顶杆负荷不均匀的情况下更难以 保证同步性,只适应于回程起模同步性要求较低的 场合。 油阻尼叉式顶箱起模机构;该机构的起模缸是一种 气液阻尼缸,气缸盖内设有单向节流阀,可实现稳速 起模和快速退回。工作时起模缸的气和油两种介质 通过活塞隔开,避免了直接接触造成的诸多缺点;起 模缸利用液体的不可压缩性和控制液体排量来获得 稳速运动和调速要求。起模杆与同步叉架间通过压 盖和滚珠来实现连接,由于滚珠的作用,使得它在水 平方向有一定自由度,以保证起模杆能平稳运行。 %*导向杆; !*起模杆; ,*顶杆; &*同步架; ’*钢球; /*起模缸。 图%% $%&/4起模机构 图%!所示为一种改进的环形活塞起模机构,为 解决原有环形活塞起模机构存在的型砂易进入缸体 内而造成起模无力的问题,该机构将压实缸体开口 , 几种改进的顶箱起模结构 针对现有叉式顶箱起模机构的特点及存在的问 题,我 厂 的万$方%&数/4据造 型 机 采 用 了 图 %% 所 示 的 气 推 %*顶杆; !*盖板; ,*起模横梁; &*起模杆;’*起模托架; /*起模活塞; 5*压实缸体。 图%! $%&06 起模机构 $ 铸造设备研究 0--年第.期 处用盖板密封起来,顶杆、起模横梁通过起模托架与 起模活塞实现连接,起模托架与起模活塞内设有气 道,以控制起模机构的上升、下降,解决了压实缸体 开口处的密封防尘问题。我厂的 !#$% 造型机采 用该机构后,工作稳定,用户在使用数年后未出现过 起模无力的情况 。 双缸顶箱起模机构具有起模力大、结构简单的 优点,另外安装、维修、保养也非常方便;但原有的双 缸同步轴起模机构的同步性却难以满足使用要求。 针对这一缺点,河北十一选五下述两种双缸起模机构采用了不同 的同步气路来实现顶杆的同步顶箱: &’同步缸推动的双缸顶箱起模机构:工作原理 如图(所示。同步缸实质上是一个串联的气压油 定量缸,其 )*) 截面和+*+ 截面面积相等。起模 时,两个进气口进气,从两个出油口出来的就是等流 量的液压油,在分别推动两侧相同截面的起模缸,即 可完成起模动作并保证顶杆的同步性;返回时,起模 缸进气口进气,活塞下压通过液压油迫使同步缸的 活塞返回到原位。同步缸上的两个活塞由一根活塞 杆串联起来,两处出油口的工作压力均为进气压力 ! ,起模缸的工作压力并未降低,可产生较大的起模 力。 动缸的+*+ 截面面积相等。起模时,主动缸进气 推动活塞上升迫使上腔油进入从动缸下腔推动从动 缸活塞上升完成起模动作;因为 )*) 截面和 +*+ 截面面积相等,所以能够保证两侧顶杆的同步顶箱。 返回时,从动缸上腔进气推动活塞下压迫使油进入 主动缸上腔推动主动缸活塞返回原位。但两缸串联 后,起模时的工作压力仅相当于进气压力的一半即 -’.! ,起模力大大下降,因此主动缸又串联了一行 程为(-// 的增压缸(见图#),使得起模初始(// 行程内的起模力增加了一倍,用以克服砂型的 附着力和静摩擦力,满足大砂箱的起模要求。 图# 相互串接的双缸顶箱起模机构 图( 同步缸推动的双缸顶箱起模机构 ,’相互串接的双缸顶箱起模机构,其工作原理 如图#所示。该机构将两侧起模缸串接起来,以液 压油为工万作方介质数,据并保证主动缸的 )*) 截面和从 两种起模机构的起模缸均以液压油为工作介 质,来保证起模时运行的平稳性和调速要求;但经过 一段时间使用后,起模缸中的压缩空气就会由活塞 与缸体的配合面进入油腔中,使油液乳化和形成气 垫,导致气、油混合,从而造成起模不同步的严重后 果。因此起模缸采用了图.的结构以解决气、油的 混合问题:在活塞的中部开一个环形槽体,槽体内装 有导套(由两个半圆环组成)后仍有间隙,再在槽体 和空心活塞杆之间开0!(个通气孔,活塞杆的端部 装有铜基粉末冶金块。当气体企图经过活塞进入油 腔时,必须通过活塞中部的槽体,因此气体被引入空 心活塞杆内,最后从铜基粉末冶金块排入大气,从而 避免气体进入油腔内;反之,油液企图通过活塞进 #**!年第&期 陈剑敏:震压式造型机的起模机构及其改进 ) 入气腔内时,也会被引入空心活塞杆内,储存到一定 数量后,打开铜基粉末冶金块,将油液排除。机构另 设有补油装置,在二位二通截止阀的控制下当造型 机不工作时由储油罐补偿油缸的漏油。 % 结束语 起模是造型过程的重要工序,是造型成功与否 的主要因素,要求其具有运行平稳、高精度、高效率、 操作简单、可靠性高的特点;随着铸造装备技术的不 断发展,将会有更多种类、更好性能的起模机构应用 于震压式造型机。 !粉末冶金块; #活塞杆; $压盖; %活塞; &导套。 图!& 气推油缸的油、气隔离措施 参考文献: [!]曹善堂’铸造设备选用手册[(]’北京:机械工业出版社,!))*’ [#]南 京 机 器 制 造 学 校’铸 造 机 械[(]’北 京:机 械 工 业 出 版 社, !))*’ [$]张赞雄’首批 +!%,- 半自动气 动 微 震 压 实 造 型 机 的 使 用 及 其 性 能分析[.]’铸造设备研究,!)/&,(%):/*0//’ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第#页) 故:经计算设计弹簧承载能力基本符合要求 形式如图#所示。 ! ,#$/12# 该落砂机经三方讨论会审后,已投入生产,在几 % 结构设计 何参数方面未作修改并认可。 双轴惯性振动落砂机各有关几何尺寸,参数计 参考文献: 算确定后,可进行落砂机的结构设计,其外形结构, [!]张英会’弹簧[(]’北京:机械工业出版社, 万方数据 图# 双轴惯性振动落砂机结构简图

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