ВСТУП
При розвитку машинобудівного комплексу необхідно здійснити технічну перебудову виробництва, забезпечити корінневу реконструкцію обладнання, вирішити проблеми інтеграції процесів, автоматизації управління, мобільності техніки.
Автоматизований виробничий процес представляє комплексну єдність всіх процесів та операцій, взаємодія яких повинна здіснюватись за допомогою автоматизованих систем управління технологічними процесами (АСУТП) та автоматизування систем управління виробництвом (АСУВ). Таке управління виробничими процесами об'єднує різні операції, вимогає великого рівня безперервності у виробництві, перетворюючи його в інтегруюче ціле.
Розвиток техніки, ріст споживання у ливарних заготовках, ускладнення самих відливок та виробничих процесів привело до виникнення спеціалізованих машин і систем машин - автоматичних лінії. Умови праці цих машин настількіи складні, що управління ними нерідко переростає фізіологічні можливості людини. Особливо це стосується процесів, в яких використовуються високи температури, високий тиск, високи швідкості. Таким чином , з однієї сторони необхідна інтенсифікація процесів, а з другої сторони спосторігається наявність обмежених фізіологічних можливостей людини по управлінню цими процесами. Автоматизація управління в широкому смислі слова і є тим елементом сучасної НТР, прикликаної усунути це протиріччя. З упровадженням кібернетики в ливарне виробництво починається новий етап в його розвитку, на якому функції зводяться в основному до програмування процесів, тобто формулювання мети, умови та установленню зв'язків, які обумовлюють роботу всього виробництва на оптимумі.
Основним направленням технічного процесу в сучасному ливарному виробництві є комплексна автоматизація технічних процесів, яка забезпечує підвищення продуктивності праці, стабілізацію технологічних параметрів, підвищення якості ливарних заготовок, а також поліпшення умов праці та санітарно-гігієнічного стану виробничих приміщень.
Автоматизоване виробництво постійно висуває вимоги до кількості та якості випускаемої продукції. Разом з тим постійне вдосконалення продукції (зміна конфігурації, розмірів відливок) потребує частої зміни технологічної оснастки, переналадки устаткування. Крім того для ливарного виробництва характерна часта зміна номенклатури відливок, що випускаються цехами не масового виробництва. Все це виде до зниження продуктивності обладнання і кількості випуску продукції. Здолати це протиріччя можна шляхом створення і використання універсальної і мобільної техніки. Під універсальною розуміється здатність обладнання до переналадки, під мобільною - швидкість переналадки і переходу до випуску нової продукції.
Метою даного навчального посібника є систематизація практичного і теоретичного матеріалу в області машин і автоматичних ліній ливарного виробництва. Приведенні нижче описання роботи машин і ліній допоможуть
ознайомитися з сучасним ливарним обладнанням, уявити роботи вузлів механізмів, що допоможе вивчити розділ "Автоматичні формувальні лінії".
До складу комплесної формувально-заливально-вибивної лінії входять формувальні автомати, системи транспорту форм, опок, поддонів, вантажів, вибивні установки, додаткове обладнання (заливальні установки, маніпулятори для встановлення стержнів) і оснастка (комплекти піддонів, опок і інше).
Формувальні автомати можуть виготовляти почергово або одночасно верхні та нижні напівформи або один автомат виготовляє нижні напівформи, а другий - верхні.
Для переміщення модельних плит з однієї позіції автомату на іншу використовують челночні або карусельні пристрої, а також спеціальні лінії для дрібносерійного виробництва зі змінною оснасткою.
Взаємозв'язок формувальних автоматів з різними видами транспортних систем для форм і їх охолодження до вибивки в осносному визначають компоновочні схеми різних формувальних автоматичних і комплексних механізованих ліній.
При виробництві ліній 200-240 форм/год вимогається охолоджувальна зона довжиною 300-400 м. Для вирішення цієї задачі використовують ливарні конвейєри з двошарнірним ланцюгом, лінії для охолодження форм на поддонах чи поверхові охолоджувачі. Для забезпечення гнучких зв'язків між окремими агрегатами ліній передбачають відповідні накоплювачі для опок, готових форм і т.д.
При виборі лінії слід перевіряти достатність фронту і часу на встановлення стержнів, заливання та довжину трас, необхідну для охолодження відливок після заливання до вибивання форм.
Розглянемо деякі вітчизняні і закордонні автоматичні формувальні лінії, найбільш відомі для умов крупносерійного, масового і дрібносерійного виробництва.
1.СУЧАСНІ ЛІНІЇ ФОРМУВАННЯ
1.1.Комплексна автоматична лінія типу КВ-301 (Л450А) призначена для крупносерійного і масового виробництва відливок у разових піщано-глиняних формах в опоках 1100х750х300 мм в сталеливарних і чавуноливарних цехах з продуктивністю 240 форм/год сконструйована на базі двох прохідних трипозиційних автоматів з роздільним виготовленням верхньої і нижньої напівформи з ливарним конвейєром пульсуючого переміщення. Загальний вид та склад лінії показані на малюнку 1.
Автомат трипозиційний човникового типу струшувальний з допресуванням багатоплунжерною головкою з рамочним з'ємом. Автомат має дві бокові струшувально-пресові позиції і центральну позицію, на якій відбувається установка опок, засипання суміші в опоку і витяжка моделі з готової напівформи. Струшувально-пресовий механізм автомату здатний виконувати чотири режими ущільнення струшування з послідуючим
пресуванням, струшування з одночасним пресуванням, попереднє струшування із послідуючим одночасним струшуванням та пресуванням, тільки пресування.
Пресування відбувається багатоплунжерними колодками, що дає можливість досягнути рівномірного ущільнення при різновисокій конфігурації моделі. Тиск окремого пуансона регулюється в межах 1-18 МПа.
Робота автомату: На першій позиції на протяжну рамку подається опока, штифти опускають оснастку на модельну плиту по штирям. Дозатора опускається з наповнювальною рамкою на опоку, пневмозажими відпускають рамку, яка остається на опоці. Із дозатора засипається доза суміші і він приводом піднімається уверх. Стіл гідроприводом переміщується на другу позицію, де проходить струшування з амортизацією ударів. Потім подається тиск в багатоплунжерну головку, плунжери тиснуть на суміш в наповнювальній рамці і доущільнюють верхні шари в опоці. Стіл повертається на першу позицію, де проходить протяжка моделі рамочним з'ємом: спрацьовує штифтовий механізм, протяжна рамка піднімає напівформу і наступна опока виштовхує готову напівформу на рольганг. Коли перший стіл знаходиться на позиції струшування, другий стіл переміщується на першу позицію, де цикл повторюється.
Робота лінії: Напівформа "низу" по рольгангам рухається до кантувача, де перевертається на 180º відбитком доверху. Стержнеукладальник встановлює стержень у відбиток і напівформа рухається до пересувальника, який захоплює її та переставляє на візьковий конвейєр. Напівформа "верху" по рольгангам рухається до пересувальника-збиральника, який захоплює її та піднімає уверх. Коли нижня напівформа підїжджає до збиральника він накриває її верхньою. Зібрана форма рухається на заливальну дільницю. Перед заливкою на форму укладається вантаж пересувним візком навантажувача. Заливальна установка заливає в форму дозу металу. При транспортуванні залитої форми до вантажопідйомника, пересувний візок знимає вантаж і встановлює його на рольганг повретання вантажів. Форми охолоджуються і транспортуються на вибивну дільницю, де її знимає з візка пересувальник і передає на рольганг, по якому вона рухається до установки вибивання методом "видавлювання". На рамі із комплекту опок знизу вверх видавлювається пакет з відливками і зіштовхується штовхачами на трирядний пластинчатий конвейєр, на якому відбувається додаткове охолодження. З конвейєру пакет падає на інерційну решітку, де форма руйнується, суміш просипається скрізь решітку, а відливки подаються на пластинчатий конвейєр.
Опоки після виштовхування пакету поступають на очисний пристрій, де очищуються від суміші і подаються по рольгангу до формувальних автоматів.
Технічну характеристику лінії КВ-301 вибираємо на с.35 (Л9).
Технічна характеристика лінії кв-301 (л450а)
Розміри опок у світлі, мм ........................................... 1100х750
Висота опоки, мм ........................................................ 300
Продуктивність циклова, форм/г .............................. 240
Середня маса відливок, кг .......................................... 50
Число робітників на лінії в одну зміну ..................... 6
Зусилля пресування, МПа :
- на площу опоки ...................................................... 1,5
- на площу колодок .................................................. 1,97
Витрати формувальної суміші, м³/г .......................... 200
Властивості формувальної суміші:
- міцність при стисненні у вологому стані, МПа... 1,18
- міцність при зрізі у вологому стані, МПа ........... 0,04
- вологість,% ............................................................ 2,6-3,6
Число:
- комплектів (верх-низ) опок на лінію .................. 175
- вантажу .................................................................. 60
- візків конвейєру .................................................... 140
Робочий тиск у гідросистемі, МПа .......................... 5-5,5
Подача насосної станції, л/хв ................................... 3200
Місткість, л:
- баків насосної станції .......................................... 15000
- гідроакумулятора ................................................. 200
Витрати:
- стиснутого повітря на одну форму, м³ ............... 0,5
- охолодженої води, м³/г ........................................ 12
Встановлена потужність, кВт .................................. 450
Крок пульсуючого конвейєру, мм ........................... 1575
Габаритні розміри лінії, м ....................................... 105х16,8х6,3
Маса комплекту обладнання, т ................................ 710
1.2.Комплексна автоматична лінія Л22821 призначена для отримання дрібних стержневих відливок складної конфігурації з великим перепадом висот, для яких найбільш доцільно виготовлення форм методом струшування з одночасним або наступним допресуванням.
Лінія побудована по блочному принципу і може включати один, два або три формувальних блоки, об'єднаних замкнутим безперервно рухаючимся ливарним конвейєром. Застосування блочного принципу, а також блоків правого і лівого виконання дозволяє проводити формування виробів різної номенклатури, вмонтувати лінію в стиснутих умовах і діючих цехів, забеспечити високу технологічну гнучкість і надійність роботи лінії.
Лінія мод.22821 має незалежні блоки, які дозволяють застосовувати її як в дрібносерійному так і в масовому, крупносерійному виробництві.
Загальний вид та склад лінії мод.22821 показані на малюнку 2.
Робота лінії: Опоки по рольгангу поступають до формувального блоку, де на опоку консольним краном встановлюється наповнювальна рамка. Одночасно на першій позиції автомату проходить підготовка модельного комплекту: модельна плита піднімається вверх і входить в камеру обдувки, де модельчерез сопла обдувається стиснутим повітрям, а через форсунки оприскується гасом.
Конструкція автомату мод.22821 показана на малюнку 3.
Стіл опускається, встановлює плиту на карусель. Карусель переміщує модельну плиту на 90º на другу позицію, де установлюється опока з наповнювальною рамкою. Над другою позицією автомату закріплений бункер зі сумішшю і дозатор з челюсним затвором. Відкривається затвор і із дозатора в опоку з рамкою засипається суміш. Карусель перемішує стіл на третю позицію, де відбувається ущільнення форми струшуванням з амортизацією ударів з одночасною підпресовкою. На четвертій позиції виконується протяжка моделі і кантовка нижньої напівформи. Для цього на позиції передбачений рамочно-штифтовий механізм з перекідними важелями. При установки верхньої напівформи на четверту позицію включається штифтовий механізм, протяжна рамка давит на опоку, їде протяжка моделі і готовая напівформа виштовхується на рольганг. По рольгангу напівформа рухається до збиральника, який затискачами захоплює її і піднімає вверх.
При установки нижньої напівформи на четверту позицію включається штифтовий механізм, протяжна рамка давит на опоку, їде протяжка моделі, готовая напівформа закріплюється затискачами важелів, перевертається на 180º і укладається на рольганг. По рольгангу напівформа рухається до стержнеукладальника, де укладається стержень, потім до збиральника, який
накривает її верхньою напівформою. Зібрана форма пересувальником встановлюється на візок конвейєра і рухається на заливальну дільницю. Перед заливкою на форму встановлюеться вантаж ланцюговим вантажовкладальником, після заливки вантаж знимається і повертається на позицію укладання грузів. Заливання проводиться ливарними ковшами.
Після заливання форми рухаються на дільницю охолодження в захисном кожусі, який підключен до витяжної вентиляційної системи. Довжина дільниці розрахована в залежності від часу охолодження і швідкості руху конвейєра. На вибивній дільниці форми зіштовхуються з візка конвейєра на вібраційну раму, де пакет суміші з відливками провалюється на вибивну решітку і руйнується. Суміш просипається на стрічковий конвейєр, а відливки по склизу подаються на пластинчатий конвейєр. Опоки з рами виштовхуються на рольганг і транспортуються до формувальних блоків.Технічна характеристика лінії вибирається з таблиці 10 с.28 (Л9).