火车钩头专用落砂抛丸清理机

火车钩头专用落砂抛丸清理机 火车钩头专用落砂抛丸清理机 火车钩头专用落砂抛丸清理机 SpecialShotBlastingMachineDesignedforLocomotiveHook 曹生辉(青岛双星铸造机械有限公司,山东省青岛市266400) 关键词:铁路铸件,抛丸清理机 中图分类号:TG234.4:文献标识码:A;文章编号:l006—9658(2008)06—3 1前言 随着我国铁路运输业的不断发展以及火车大提 速迫切需求,对火车各方面的质量要求不断提高,其 中钩头是火车车厢之间连接的关键零件,研制一种 一 次性对钩头进行抛丸落砂,强化的先进设备已成 必然. 火车钩头是一种可靠性要求非常高的零部件, 由铸钢件经过机加工而成,主要用途是用于火车车 厢之间的连接.火车钩头铸钢毛坯件是一种带有盲 孔内腔的铸件,内腔较深.铸件落砂后,内腔充满的 收稿日期:2008—09—16 文章编号:2008—126 作者简介:曹生辉(1976一),男,师主要从事铸造机械的开发与 设计 ? +-—?卜u—+--+-—+一"+-+一—卜一+*—?卜—十一—?卜-+一—+- 3结束语 逆向工程是 一 项重要的技 术,在模具产品 设计,制造和检 测领域都有重要 的用途,而且能 够大幅地缩短产 品的开发周期, 降低产品的开发 风险和成本.本 文通过对汽车发 动机铸造模具的 实践检验取得了 很好的效果,并 取得了很好经济 效益. 型砂经过高温烧结后非常坚硬.常用的振动落砂是 无法完成落砂的.生产厂家常用的落砂方式是人工 先用气镐去掉中间的型砂,然后通过人工喷丸清理 来完成,劳动强度非常大,而且生产效率特别低,这 一 直是火车钩头生产厂家最棘手的难题. 2005年9月,我公司与重庆大江铸钢分厂的领 导,工艺人员就火车钩头落砂的问题进行探讨和研 究,通过生产现场对工件的特点及生产工艺的详细 研究,最终决定通过抛丸清理的方式来进行落砂. 我公司通过多次试验和改进,已成功地研制出 火车钩头专用落砂抛丸清理机.该落砂抛丸清理机 通过三步来完成钩头的清理,即内腔一次抛丸,外表 面抛丸和内腔二次抛丸.本机主要适用于(直径X高) o900mmx1200ram内的多类火车钩头的抛丸处理. -- +一-—一—+一一—+一"——一—+一-—?+一-—--一 图3汽车发动机逆向扫描点云数据l 图4汽车发动机CAD数据 参考文献 CFMT中国铸造装备与技术6/2008 2 图5汽车发动机扫描点云与 CAD数据检测结果彩图 陈贤杰,李晓蓓,李敏.RP&M技术在中国的发展.国家生产力促进 中心网,2001. 秦大辉,王从军,黄树槐.基于机器视觉三维激光线扫描系统.中国 铸造装备与技术,2005(3):20—21. 3D.Malacara,ed.,OpticalShopTesting(JohnWileyandSongs,NY, 1992). 4D.C.GhigliaandM.D.Pritt.Two—DimensionalPhaseUnwrapping:The— ory,Algorithms,andSoftware(JohnWileyandSons,Inc,1998). 5Q.Hu,P.S.Huang,Q.Fu,andF.P.Chiang,"Calibrationofa3Dsarfaee contouringandrangingsystem",Proc.SPIE3835,158—166(1999). 6金涛,童水光,颜永年.逆向工程技术.北京:机械工业出版社,2003. 7潘小林.三维曲面匹配技术研究(硕士论文).南京:南京航空航天 大学图书馆,2004(3). 51 2006年3月,设备安装完毕,在重庆大江铸钢分 厂运行后,首次落砂清理效果完全达到生产工艺的 要求,得到用户的高度评价. 2工作过程 (1)内腔清理 将钩头铸件悬挂在悬链的吊钩上,开盲孔的大 头朝下,悬链运行,将工件输送到抛丸清理室的抛射 区,停止;悬挂工件吊钩上的链轮与室体顶部的链条 啮合,斜装在清理室底部的抛丸器开始工作,将直径 2ram的铸钢丸高速抛向钩头的盲孔,直接击打其内 的残砂,同时钩头铸件在吊钩链轮的驱动下缓慢旋 转,使不规则内腔得到全面的击打清理,工作3rain, 钩头铸件内腔的一半的残砂被清理掉,粗抛完成.这 时停止内腔清理,避免连续抛丸使内腔发热而损坏 工件. (2)外表面清理 悬链运行,工件向前行走960mm停止,工件到 达外表面清理工位,进行外表面抛丸清理.此工位的 清理室体侧面装有2台抛丸器,采用八字形布置,2 台抛丸器抛出的铸钢丸将工件的外表面全部覆盖. 抛丸器开始工作,将直径2mm的铸钢丸高速抛向铸 件的外表面,钩头铸件在吊钩链轮的驱动下缓慢旋 转,使不规则外表面得到全面 的击打清理,工作3rain,外表 面的型砂,氧化皮等全部被清 理干净,露出工件的金属本色, 外表面清理工作完成. (3)二次抛丸清理 悬链运行,工件向前行走 960mm停止,进行二次内腔抛 丸清理.工作原理与第一次内 腔清理相同,工作3rain,内腔 的型砂全部被打掉,热处理前 的落砂清理工作全部完成,工 件在悬链的运行下到达下料工 位,下料后进行探伤,喷漆等工 作. 工件表面缺陷,达到国家JB/T8355--96Sa2.02.5 级要求; 悬链长度:24m; 吊钩数量:25个; 单钩吊重:?300kg; 悬链输送机:链速1O.7lm/min,功率4kW; 吊钩自转机构:转速5r/rain,功率0.75kW; 抛丸器:型号Q034,抛丸量4~250kg/min,数量4 台,功率4xl5kW; 弹丸首次加入量:o2.0mm的铸钢丸6t; 斗式提升机:提升量60t/h,功率5.5kW; 分离器:分离量60t/h,功率4kw; 螺旋输送器:输送量60gh,功率4kw; 除尘总风量:20000m3/h,风机功率30kW; 设备外形尺寸(mm):12o00×4800×6200; 压缩空气耗量:0.1m/min; 总功率:113kW. 4设备组成及特点 本落砂抛丸清理机主要由抛丸清理室,前后密 封室,抛丸器总成,弹丸循环净化系统,悬链吊钩输 送系统,吊钩自转机构,平台梯子,室体顶部密封,除 尘系统和电器控制系统等组成(见图1). 图1落砂抛丸清理机的组成 1.悬链输送系统2.前后密封室3.平台梯子4.提升机5.分离器6气动供丸系统7. 抛丸 器总成8.抛丸清理室9.吊钩自转机构1O.设备基础11.螺旋输送器 清理室设有3个清理工位,分别是内腔一次抛 丸,外表面抛丸和内腔二次抛丸,为了提高生产效 率,3个工位同时工作. 3主要技术参数 生产率:I>20件/h; 清理效果:工件表面及内腔呈金属本色并暴露 52 4.1抛丸清理室 抛丸清理室采用钢板型钢焊接结构,侧壁及下 侧面装有4台抛丸器总成,抛丸器的布置方式均经 过三维动态抛射仿真后确定,保证对被清理工件进 行全面的抛丸清理.清理室内抛射热区的防护板采 用材料为ZGMnl3高耐磨防护板,其它部位均采用 材料为65Mn的耐磨防护板. 抛丸器的布置经过计算机三维动态模拟,所有 CFM31"中国铸造装备与技术6/2008 布置的角度,位置均由计算机设计确定.在照顾所有 需清理工件的基础上,尽量减少弹丸的空抛,从而最 大限度地提高了弹丸的利用率,减少了对清理室内 防护板的磨损.' 4.2前后密封室 前后密封室采用钢板型钢焊接结构,内部分别 设有4层弹性夹钢橡胶板,可有效地阻挡弹丸向外 飞溅,完全达到密封效果要求. 4.3抛丸器总成 抛丸器总成由抛丸器,电机,皮带轮,皮带,皮带 罩等组成.本设备共有4台抛丸器,采用QO34型悬 臂离心式高效抛丸器. 4.4弹丸循环净化系统 丸料循环净化系统可分为丸料循环系统和丸料 分离净化系统,由螺旋输送器,溜丸管,斗式提升机, 丸砂分离器,气动供丸闸阀,输丸管等组成.首次生 产时,开机依次启动除尘器,分离器,提升机,螺旋输 送器,然后将弹丸从附室口加入,直到电器控制柜上 的仪器显示丸料仓满为止. 丸料循环净化的整个过程如下:工作时,丸料仓 的弹丸通过气动供丸闸的控制,经溜丸管到达抛丸 器;抛丸器将弹丸高速抛射到工件表面,然后散落在 室体底部;室体底部设有集丸料斗,集丸料斗下面设 有螺旋输送器,螺旋输送器将集丸料斗收集的弹丸 及清理掉的废砂,氧化皮等输送到提升机的进料口; 提升机将这些丸渣混合物提升到顶部,提升机顶部 的卸料口与分离器的布料螺旋输送器相连,丸渣混 合物由布料螺旋输送到分离器的分选区;沿分选区 的全长范围内形成满布帘流幕,经风选后,合格的弹 丸流入丸料仓储存起来,准备下一次循环,废砂,氧 化皮及破碎的弹丸等流入废料仓,经输送管道送到 废料桶里. 4.5悬链吊钩输送系统 本机选用了重型模锻可拆链.星行减速机驱动 链条,链条带动吊钩做步进式运动.吊挂在锚头吊钩 上的清理工件,由驱动链轮通过链条拖动,沿道轨步 进式行进. 输送系统由接头活动轨,链轮组,小车框架及重 锤拉紧装置等组成,用来补偿链长和轨道长的制造 误差,有利于链条的安装并抵消运转过程中因磨损 使链条节距增长的影响,以保持链条的涨紧状态,消 除线路中可能产生的多涨力. 4.6吊钩自转机构 本机装有一套吊钩自转机构,该机构由减速机 驱动.吊钩沿道轨进人抛丸室后停止,链条与吊钩上 CFIvlT中国铸造装备与技术6/2008 的链轮相啮合.吊钩自转机构运行,带动吊钩转动, 达到工件边转动,边清理的目的. 4.7平台梯子 平台梯子完全按照国家来设计制作,分离 器固定在平台上面,此部件的功能主要是方便操作 工人的维修,提高设备的安全性. 4.8室体顶部密封 清理室顶部吊钩行走槽处采用护板,多层抗磨 胶板,尼龙刷组成的迷宫式密封带,结构精巧,以杜 绝弹丸反弹至室体外. 4.9除尘系统 因室体内部抛丸时形成大量的灰尘,同时分离 器分选区需达到足够的风速,所以本设备必须设置 除尘系统,使室体内部形成足够的负压,灰尘不外 溢,同时排放的含尘气体达到国家排放标准. 除尘系统包括除尘器,风机及风机管道,除尘器 与主机之间的连接管道等.本设备配备一套旁差式 脉冲反吹扁袋除尘器,除尘效率达99.5%以上,废气 排放?llOmg/m,符合《GBJ4—73工业"三废"排放 标准》.除尘布袋采用工业涤沦208绒布精密缝制而 成,布袋可以方便地拆下进行清洗再使用.本除尘器 具有高效,寿命长,易更换,更换费用低(再生胜好), 结构紧凑等优点. 4.10电器控制系统 本设备的电器控制系统采用自动,手动两种控 制方式.正常运行状态下采用自动控制,设备各部件 按预先编好的程序进行顺序运行;安装调试,单个或 几个功能部件运行,部件维修试运转时采用手动控 制,便于调试人员对设备进行调整,便于维修,以及 测试各相关部件的性能. 操作台上设有模拟屏,显示本设备所有功能部 件的工作状态,有利于操作人员对本设备进行宏观 观察和控制,提高工作效率.设备启动采用声光报 警,设备启动前,声光报警器通知设备附近的人员必 须处在安全的位置.抛丸室大门与供丸闸互锁,大门 打开,供丸闸关闭.抛丸器顶盖上安装有限位装置, 在打开抛丸器顶盖进行检修时,设备不能启动,从而 保护检修人员的安全.抛丸时间累计计时,采用电子 累时器及计时数字钟进行计时,自动控制清理时间, 同时为设备的维修及检测提供了可供参考的直观计 量手段.各运转部件全部设有故障报警功能,该设备 之任一运转部件出现故障,马上报警,并且按照顺序 逐步停止各运转部件,完全避免因弹丸堵死而造成 电机烧毁的现象发生. 53