АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ.
один из наиболее производительных, он дает возможность получать детали сложной конфигурации с минимальными припусками на обработку [8]. Сущность процессу заключается в том, что расплавленный металл с определенной скоростью принудительно подается в форму и выдерживается под заданным давлением до окончания кристаллизации.
В автоматизированные комплексы литья под давлением входит оборудование с различной степенью механизации от машин, имеющих средства механизации для одной-двух околомашинных операций до машин с комплектом средств для полной автоматизации процесса литья, включая выдачу готовой отливки в тару.
В комплексах литья под давлением автоматизируются:
дозирование и заливка сплава из раздаточной печи в камеру прессования машины;
цикл операций, выполняемых машиной литья под давлением, включая раскрытие пресс-формы и работу выталкивателя;
вынос отливки за пределы рабочей зоны машины после открытия пресс-формы и выталкивания отливки из нее;
перенос отливки к прессу и укладка в ориентированном положении в штамп для удаления литника и облоя;
удаление отливки из штампа в тару;
обдув и смазка пресс-форм перед каждой заливкой или через определенное заданное число циклов;
смазывание пресс-камеры и пресс-поршня;
определение полноты извлечения отливки;
контроль и подрегулирование основных технологических параметров;
поддержание заданного температурного режима пресс-формы;
разогрев пресс-формы в начале работы;
операции по обеспечению безопасности работающих;
управление всеми механизмами, обеспечивающими выполнение перечисленных операций.
Соответственно в состав автоматизированного комплекса одновременно с базовой машиной литья под давлением входят:
дозатор или манипулятор-залившик с раздаточной печью;
робот универсальный или манипулятор для уборки отливок из рабочей зоны и других манипуляций;
смазчик пресс-формы в передвижном или стационарном исполнении;
смазочные устройства пресс-камеры и пресс-плунжера;
пресс обрубной для обрубки литниковой системы и облоя;
устройство охлаждения отливок; установка термостатировання пресс-формы;
специальный комплект измерительных средств;
вспомогательный агрегат с блокирующей площадкой обслуживания;
Комплектность поставки в каждом конкретном случае должна согласовываться между заказчиком и изготовителем. Изучение опыта по внедрению и эксплуатации выпущенных с 1973 г. комплексов литья под давлением с различной комплектностью и различным конструктивным исполнением средств механизации показало, что состав комплекта средств механизации и их исполнение зависят от номенклатуры и серийности выпуска отливок. Так, манипуляторы могут иметь различное исполнение, включая исполнение с программным управлением. Дозаторы могут быть пневматические магнитодинамические, механические рычажные. Смазывание осуществляется либо передвижным блоком форсунок, либо при помощи стационарно закрепляемых форсунок.
Включение пресса в состав комплекса рационально лишь в массовом производстве при соизмеримых производительностях по литью и обрезке. В случае, если производительность пресса значительно превосходит производительность комплекса, экономически более целесообразно иметь один пресс на несколько комплексов и устанавливать его отдельно. Также необходимо уточнять целесообразность комплектования специальным комплектом измерительных средств. Комплектность поставки согласуется между заказчиком и изготовителем не позднее чем за 12 месяцев до начала поставки.
Заказчик к моменту получения комплекса должен наметить и выполнить ряд технических и организационных мероприятий, включающих:
подготовку фундамента и грузоподъемных средств;
обеспечение комплекса оснасткой (пресс-формами, штампами), эксплуатационными материалами (рабочей жидкостью для гидросистемы, смазочными материалами для машины, пресс-формы, пресс-камеры и др.);
подвод энергосистем, водоснабжения и вентиляции;
обеспечение бесперебойной подачи жидкого металла в раздаточную печь, контроля его температуры и свойств;
подбор удобных мест хранения сменных деталей, оснастки, запасных частей и быстроизнашиваемых деталей;
обеспечение удаления готовых отливок и отходов;
обучение обслуживающего персонала;
оснащение рабочего места средствами безопасности согласно руководству к комплексу.
Опыт показывает, что весь технологический процесс получения готовой отливки должен быть тщательно проверен на безотказность в условиях его реализации на автоматизированном комплекте, т. е. конструкция отливки с литниковой системой должна обеспечивать возможность ее захвата и манипуляций с ней, а конструкция пресс-формы, смазочный материал, литейные уклоны — легкий выход стержней, выталкивание отливки без заеданий.
Автоматизированные комплексы литья под давлением классифицируют:
по базовой машине (усилие запирания, горизонтальная либо вертикальная холодная камера прессования, горячекамерная, универсальная, специальная);
по любому из средств механизации (манипулятор, дозатор, пресс горизонтальный, вертикальный);
по объему охвата операций средствами механизации (частичный, полный);
по управлению (цикловое, программное).
В настоящее время осуществлена разработка и проверка на практике полного комплекта средств механизации автоматизированных комплексов литья под давлением (табл. 11). Обозначения средств механизации даны на момент начала выпуска.
Механизация операций заливки металла, смазывания пресс-формы и пресс-поршня повышает производительность в среднем на 15-17%. Использование роботов или манипуляторов теоретически не повышает производительность машин литья под давлением, а в некоторых случаях действия рабочего даже быстрее. Однако манипуляторы не нуждаются в перерывах и отдыхе, не подвержены снижению работоспособности от утомления, поэтому в конечном итоге реальная производительность комплекса оказывается несколько выше.
Механизация и автоматизация процесса получения литья с использованием дозатора и роботов стабилизируют время переходов и технологические параметры, что является определяющим фактором, влияющим на качество отливок. По опытным данным брак снижается на 30-50 %, что равноценно повышению производительности оборудования на 2-3 %. Внедрение комплекта измерительных средств на надежной электронной базе с автоподналадкой оборудования сокращает время на регулирование и настройку и дает реальное повышение производительности комплекса еще на 2-3 %.
За счет сокращения потерь времени на подогрев пресс-форм в начале смен и после перерывов внедрение установок термостатирования повышает производительность на 5-10 %. Стабилизация теплового режима повышает стойкость дорогостоящей оснастки.
Таким образом, внедрение автоматизированных комплексов литья под давлением при правильной эксплуатации позволяет повысить производительность в целом на 22-30 %.
На рис. 9, 10, 11, 12 даны планировки некоторых из выпущенных комплексов. Технические характеристики комплексов определяются базовой машиной и используемыми средствами механизации.
Римскими цифрами на рисунках обозначены следующие основные операции:
Источник
КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Постоянное совершенствование машин литья под давлением и интенсификация литейной технологии обусловили создание и использование в промышленности высокопроизводительного оборудования с последовательной автоматизацией операций технологического процесса.
Автоматизация литья под давлением обеспечивает повышение стойкости деталей формы и камеры прессования за счет стабильного теплового режима и регулярного смазывания рабочих и трущихся поверхностей, повышение качества поверхности и плотности Отливок путем регулирования и стабилизации теплового режима и режима смазывания пресс-формы и камеры прессования, снижение потерь в результате угара металла, повышение производительности за счет совмещения нескольких операций в цикле литья, снижение затрат мускульной энергии литейщика и повышение безопасности его труда.
Автоматизация операций должна внедряться после тщательного анализа всех преимуществ и недостатков автоматизации. Средства механизации и автоматизации должны быть технологически и экономически выгодны для условий данного производства (табл. 8.1). Конструкции механизированных узлов, разработанные в условиях опытного производства, при внедрении нужно проверять в условиях цехов серийного производства.
Машины литья под давлением чаще всего работают в полуавтоматическом режиме. Механизации и автоматизации требуют, главным образом, околомашинные операции, т. е. те технологические приемы, которые не всегда входят в цикл работы машины и выполняются вручную.
Механизируют и автоматизируют следующие операции: смазывание форм камеры прессования и машины, подогрев или охлаждение полуформ, извлечение отливки и транспортирование ее от машины к обрезному прессу, подача порции жидкого сплава в камеру прессования, пополнение тигля жидким металлом (для машин с горячей камерой прессования), установка арматуры в форме.
8.1. Основные средства механизации и автоматизации технологических операций литья под давлением ’
Средства механизации и автоматизации
Удаление облоя и окон-
Вибрационные и гндроабразнв-
нательная зачистка отливок
Отделение отливок от остатков облоя после зачистки
ные устройства, галтовочные барабаны, станочное оборудование облегченного типа для обработки резанием, термические н криогенные установки Механические сита
Контроль плотности от-
Автоматические весы, рентге-
Упаковка в тару для отправки потребителю
Пневматическое ударное приспособление, специальные маркировщики
Скобочные и тарные машниы, работающие совместно с непрерывным и периодическим транспортом
яых устройств для прекращения работы машины при возникновении неполадок.
Для ряда отраслей качество отливок является решающим фактором. В связи с этим интересна работа [1061 об уменьшении процента брака при увеличении темпа работы машины, что достигается во многом благодаря автоматизации технологических операций. На группе отливок, получаемых обычно с браком, было установлено, что при производительности 25 запрессовок в час брак составил 28%, при 50 запрессовках — 14%, при 100 запрессовках — 7%, а при 200 запрессовках — 3,5%. Большое значение имеет резкое (иногда в 1,5—2 раза) повышение стойкости пресс- форм.
Классификация автоматизированных комплексов. Для процесса литья под давлением сложилось определенное понятие «ручной вариант». При использовании ручного варианта жидкий металл в камеру прессования заливает черпаком литейщик, снятие отливки или куста отливок с выталкивателей формы осуществляется вручную (щипцами), формы и пресс-пары смазывают вручную, настройка машины и все машинные операции осуществляются нажатием кнопки или педалей.
Устранение ручного труда является ключевым направлением повышения качества отливок и увеличения стойкости пресс-форм.
Замену доли ручного труда машинным можно рассматривать либо как автоматизацию данной операции (например, заливки), либо как механизацию всего комплекса литья под давлением. Поэтому понятие «механизированный комплекс (машина) ЛПД»
Рис. 8.1. Классификационная схема АК
аналогично понятию «частично автоматизированный комплекс». Если мы говорим о комплексно-механизйрованном оборудовании ЛПД, то подразумеваем, что число механизированных операций по сравнению с предыдущим вариантом увеличено. В полностью автоматическом комплексе весьма большое число циклов осуществляется непрерывно и без участия оператора. В настоящей главе в качестве базового принят термин «автоматизированный комплекс» (АК) литья под давлением. АК включает в себя многочисленное оборудование, начиная от оборудования для автоматизации какой- либо одной операции (например, заливки) до оборудования для полной автоматизации процессов заливки металла в камеру прессования, получения отливки и обрезки литников (рис. 8.1). АК оснащены ввевозможными манипуляторами и роботами. Иногда
используют термин «линия литья под давлением». В линию входит оборудование и оснастка для удаления литников и облоя. Следует иметь в виду, что существует немало машин, в которых операции обрезки составляют часть общего цикла и тогда комплекс образует линию. Имеются комплексные линии, которые включают дополнительное оборудование для финишных операций.
Ниже рассмотрена классификация АК.
В зависимости от массовости производства различают АК для серийного производства, АК для крупносерийного производства, АК для массового производства. Оборудование отличается преимущественно степенью универсальности применяемых средств механизации и автоматизации, а также требованиями к программному управлению отдельными элементами АК. Если для серийного производства выдвигается требование максимальной универсальности и возможности относительно быстрой переналадки, то для массового производства этого не требуется. Любое повышение универсальности неизбежно влечет за собой большие затраты. В массовом производстве оптимальным решением чаще всего является стабильная программа работы элементов комплекса применительно к партии отливок, изготовляемых в течение весьма длительного времени или постоянно.
Базовая литейная машина и средства автоматизации в той или иной степени оказывают влияние на структуру АК (см. рис. 8.1).
Операция обрезки может производиться на АК или вне его (на обрезном участке). В первом случае можно выделить АК с автономным горизонтальным обрезным прессом, с автономным вертикальным обрезным прессом и неавтономным обрезным узлом (моноагрегатные АК). Объединить в одном АК литье и обрезку можно лишь при ориентированном извлечении куста отливок и подачи в обрезной пресс без промежуточного складирования. Такие АК являются наиболее сложными для внедрения, но достигаемые при этом преимущества максимальны. АК с ориентированным извлечением отливок и обрезкой можно разделить на две группы: АК с горизонтальным обрезным прессом, АК с вертикальным обрезным прессом.
Системный подход позволяет учитывать совокупность факторов при выборе типа обрезного пресса, так же как и других элементов АК. Каждый из двух типов прессов имеет свои преимущества и недостатки. Вертикальный пресс требует меньшей установочной площади и существенно облегчает попадание куста отливок в обрезной штамп благодаря использованию силы тяжести. В то же время выгрузка отливок и отходов на вертикальном прессе требует дополнительных приспособлений. Имеются различия и в конструкции робота (манипулятора) для работы в паре с обрезным прессом того или иного типа.
Классификация АК по способу снятия и транспортирования куста отливок охватывает несколько конструктивнотехнологических решений, как это частично показано на рис. 8.1.
По тину используемого заливочно-дозирующего устройства различают АК на базе ковшового, пневматического или магнитодинамического дозаторов.
По типу привода и системы управления различаются АК с управлением всех элементов от единого пульта и общего привода, с индивидуальным приводом и управлением, с комбинированным управлением. Для массового производства преимущественно применяют АК первого типа.
В зависимости от комплектации средствами автоматизации существуют АК, укомплектованные средствами автоматизации на заводах-изготовителях и поставляемые в виде единого комплекса; АК, средства для которых поставляют в виде отдельных узлов для эксплуатируемых машин ранних выпусков. Такой принцип классификации отражает существующее распределение поставок литейного оборудования отечественным предприятиям.
В качестве основного классификационного признака в данной главе принято сочетание способа удаления отливки (ориентированное или неориентированное) и мощности машин.
Источник