机床铸造车间设计

【文章编号】１００７－９４６７（２００７）０５－０１０５－０３

机床铸造车间设计■任永明（机械工业第一设计研究院，安徽蚌埠２３３０１７）

【摘要】介绍了一个年产１５０００ｔ高档机床铸件车间的设计过程，重点分析车间设计的要点，各生产工序的关系、总体布局和主要设备的选择。

【关键词】机床铸件；树脂砂；铸造车间

【中图分类号】ＴＢ４９１；ＴＵ２７４【文献标志码】

ＤｅｓｉｇｎｏｆｅｎｇｉｎｅｂｅｄＦｏｕｎｄｒｙ

ＲＥＮＹｏｎｇ－ｍｉｎｇ

（ＦｉｒｓｔＤｅｓｉｇｎ＆ＲｅｃｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＭＩ，Ｂｅｎｇｂｕ２３３０１７，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｆｏｕｎｄｒｙｙｅａｒｌｙｐｒｏｄｕｃｅｓ１５，０００ｔｏｎｕｐｓｃａｌｅｅｎｇｉｎｅｂｅｄｃａｓｔｉｎｇ，ａｎａｌｙｚｅｄｐｒｏｄｕｃｔｃｌａｓｓｏｆｔｈｅｗｏｒｋｓｈｏｐｗｉｔｈｅｍｐｈａｓｉｓ，ｍａｉｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｈｏｉｃｅａｎｄｏｖｅｒａｌｌｌａｙｏｕｔ．Ｔｈｉｓｗｏｒｋｓｈｏｐｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓｅｒｖｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ．

【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｅｎｇｉｎｅｂｅｄｃａｓｔｉｎｇ；ｒｅｓｉｎｓａｎｄ；ｆｏｕｎｄｒｙ

１设计任务

某机床铸造车间年产机床铸件１５０００ｔ，产品主要为各种机床厂配套及出口；主要铸件为床身、工作台、升降台。最大件４５９０×１２５０×７１０ｍｍ（长×宽×高），７４００ｋｇ。材料为高强度孕育铸铁。

２机床铸件生产的特殊性

１）ＨＴ３５０高强度孕育铸铁，具有良好的精度稳定性，抗压强度和减震性，高的弹性模量和耐磨性。

２）单件小批量生产方式；大型铸件多采用地坑造型，床身等箱体类铸件大量采用组芯生产。

３）外形多箱形，易产生应力，不宜上落砂机振动落砂。

４）铸件的重量、尺寸差别大，生产组织复杂。其中，工作台铸件由于长宽比大，要特别关注生产的特殊性。

３车间设计要点

１）熔化方式必须使铁液出炉温度达到１４７０℃￣１５２０℃，能够可靠加大炉料组成中废钢比例（质量分数达到４０％￣５０％），可灵活采用Ｃ－Ｓｉ，Ｃａ－Ｂａ和ＣａＭｎＳｉＢｉ系孕育剂等技术措施，多措施保证铸件的材质要求。能够适应不同重量铸件的生产，特别要满足大型铸件对铁液供应的要求。

２）针对不同铸件的特点，具备包括地面有箱造型、地坑造型、简易造型线（小件）等多种造型方式；混砂机的配置与造型任务相适应。

３）充分考虑组芯生产特点，组芯精度保证措施，对起吊设备的要求。

４）砂芯的生产能力与造型能力的匹配问题要引起足够重视。由于机床铸件需要大量砂芯，仅考虑砂芯混砂能力是不够的，必须解决砂芯涂料、烘干、储存、转运等一系列问题；同时考虑制芯工序的机械化程度，提高生产效率和面积利用率。

５）由于机床铸件大部分不宜上落砂机，在砂再生落砂机选择上要考虑落砂机台面尺寸与承载力的合理关系，做到大台面中等承载。

６）重视各工序间的转运，包括熔化的铁液到合

ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ

制造工程设计

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箱浇注区、砂芯到合箱区、铸件到清理区，未浇注完铁液到炉料区等各方面转运要求和转运手段。

７）铸件表面清理应避免一台设备适应所有铸件，对不同铸件应采用不同的清理方式。单件、特大型铸件可采用喷丸；特长型铸件如工作台可采用长室体吊钩式专用抛丸室。提高清理效率，降低设备投资成本和运行成本是优先考虑的问题。

８）注意公用设施的配套，特别是砂再生系统冷却水、压缩空气、除尘系统以及各控制间位置的安排，公用系统能力充分满足工作班次要求。

９）行车吨位的安排要兼顾铸件的生产要求与厂房的造价，特殊大件的起吊应考虑两台行车合抬，降低土建投资。

４车间的组成及工作制度

本车间由熔化工部、造型工部、制芯工部、清理工部、树脂砂再生工部、化学成分分析室、型砂试验室、变配电所、空压站、车间办公室、卫生设施、露天库、生产准备等组成。工作制度采用三班阶段工作制，即一班造型、制芯、合箱；二班熔化、浇注、冷却；三班开箱、落砂、旧砂再生及输送、准备。

５主要生产工艺说明

５．１熔炼工艺及质量的控制

主要工艺为冲天炉——

—电炉双联熔炼。

２台１０ｔ／ｈ冲天炉采用外水冷式，保证熔化的稳定和可控。１５ｔ中频感应保温电炉，双向供电，可满足最大２５ｔ重铸件的铁液要求。冲天炉采用高架，解决打炉时废料的运出。爬式加料机和优化控制管理系统，使冲天炉完全在最优熔化状况下自动运行。设置的炉前快速分析室，配备有各种分析设备，保证铁液成分准确性和分析的快速性。

５．２造型工部

呋喃树脂自硬砂造型工艺，根据机床铸件大小、重量的不同，采用不同混砂量的连续式混砂机。特别是４０ｔ／ｈ移动式混砂机旁配备４０ｍ长，宽２．５ｍ，深２ｍ的造型地坑，可同时解决４个９ｍ长工作台的造型要求。３２ｔ的双梁起重机最大可满足２５ｔ铸件的调运（该铸件采用开箱后调运）。

造型工部配箱区配置多台半龙门行车，轨高６．５ｍ，专门用于下芯操作，解决生产过程中抢行车问题，降低大行车使用成本。

５．３制芯工部

呋喃树脂自硬砂制芯工艺，１台５ｔ／ｈ和２台１０ｔ／ｈ固定式混砂机并配备振实台。醇基涂料，手工喷涂，贯通式电热循环气流烘干炉烘干。造型工部和制芯工部厂房柱上配备柱式悬臂吊，方便砂芯的起吊、翻转和直接转运到造型配箱区。

５．４树脂砂旧砂再生工部

旧砂再生能力为２５ｔ／ｈ（选用２套１２．５ｔ／ｈ砂再生系统并联）。落砂机重点考虑铸件外皮的落砂，而不是铸件直接上落砂机振动落砂，因而，落砂机台面尺寸大，承载力适中。旧砂再生生产工艺流程较为普通，不再叙述。

５．５铸件清理及热处理工部

小件清理采用Ｑ３７１０型吊钩抛丸清理机，方形中大铸件（＜２０ｔ）采用Ｑ７３２０型转台抛丸清理室，细长形铸件采用长室体吊钩式（起重量５ｔ）抛丸清理机，特大件采用喷丸清理室。热处理采用台车式热处理炉。

６车间布局

车间总长为１２０ｍ，宽为１２０ｍ（一共六跨，其中一跨露天跨１８ｍ），见图１。

图１铸造车间布局

除尘器

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