Проектирование и организация цехов специальных видов литья

После выбора ТТС разрабатывают варианты СКС. Оптимальный вариант СКС выбирают по какому-либо критерию. Например, в качестве критериев часто принимают площадь, занимаемую оборудованием РС, удобство обслуживания оборудования, протяженность материальных потоков (расплав, отливки, отходы, оснастка).

Оптимальный вариант может определяться как по одному критерию, так и по комплексному показателю, учитывающему несколько критериев. Для количественных оценок различных вариантов СКС каждому варианту целесообразно давать экспертные оценки в виде баллов. Далее выбор оптимального варианта СКС может быть проведен аналогично выбору ПР.

Разработка вспомогательных устройств

К вспомогательным устройствам автоматизированных и роботизированных систем литья под давлением относят нестандартное технологическое оборудование, загрузочные, захватные, транспортные

иконтрольные устройства.

Ввиде нестандартного технологического оборудования разрабатывают или модернизируют заливочно-дозирующее оборудование, устройства для смазывания пресс-формы, пресс-камеры, пресс-порш- ни и контрпоршни, устройства для сталкивания пресс-остатка.

Загрузочные устройства в РС литья под давлением применяют, например, для поштучной выдачи ориентированных деталей, используемых в качестве арматуры в отливках.

Транспортные устройства в виде подвесных, напольных, подземных цепных или ленточных конвейеров используются для подачи как отливок от машины или пресса к галтовочному барабану, так

иотходов от них в плавильное отделение.

Контрольные устройства как средства автоматизации применяют главным образом для контроля полноты извлечения отливок.

Более подробная информация по разработке вспомогательных устройств, а также планировки РС и разработке программ их рабо-

ты содержится в работах [30, с. 142–147; 33, с. 249–274].

40

1.1.4. Автоматизированныекомплексы и средства автоматизации технологических операций

Постоянное совершенствование машин литья под давлением и интенсификация литейной технологии обусловили создание и использование в промышленности высокопроизводительного оборудования с последовательной автоматизацией операций технологического процесса. Однако околомашинные операции (заливка металла, смазывание пресс-формы, съем отливок) еще мало механизированы.

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.

Основные средства механизации и автоматизации технологических операций приведены в табл. 1.8.

Таблица 1.8

Основные средства механизации и автоматизации технологических операций литья под давлением

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. 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

44

приемы, которые не всегда входят в цикл работы машины и выполняются вручную.

Вавтоматизированные 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.

Вкомплексах 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;

–захват отливки;

–вынос отливки за пределы рабочей зоны машины после открытия пресс-формы и выталкивания из нее отливки;

–охлаждение отливки;

–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-заливщик с раздаточной печью; робот универсальный или манипулятор для уборки отливок из

рабочей зоны и других манипуляций; смазчик пресс-формы в передвижном или стационарном испол-

нении;

45

смазочные устройства пресс-камеры и пресс-плунжера; пресс обрубной для обрубки литниковой системы и облоя; устройство охлаждения отливок; установка термостатирования пресс-формы;

специальный комплект измерительных средств; вспомогательный агрегат с блокирующей площадкой обслужи-

вания; управляюще-диагностическая система.

Изучение опыта по внедрению и эксплуатации 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 стандартно 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 наличия специального комплекта измерительных средств.

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 прессформы, 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);

46

–любому из средств механизации (манипулятор, дозатор, пресс горизонтальный, вертикальный);

–объему охвата операций средствами механизации (частичный, полный);

–управлению (цикловое, программное).

Механизация операций заливки металла, смазывания пресс-фор- мы и пресс-поршня повышает производительность в среднем на 15–17 %. Использование роботов или манипуляторов теоретически не повышает производительности 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 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 в целом позволяет повысить производительность на 22–30 %.

В настоящее время оборудование для литья под давлением изготавливается преимущественно не в виде отдельных машин, а совместно со средствами механизации и автоматизации (рис. 1.5).

47

Рис. 1.5. Схема АК средней мощности:

1 – дозатор; 2 – машина; 3 – средства механизации пресса; 4 – обрезной пресс; 5 – охлаждающее устройство; 6 – робот

Схемы некоторых других автоматических комплексов (АК) при-

ведены на рис. 1.6–1.16 [33].

Основа комплекса, изображенного на рис. 1.6, – машина 6 с холодной камерой прессования, имеющая быстродействующий механизм прессования, оснащенная приборами для контроля работы и наладки механизмов прессования и запирания пресс-формы. Смазывание рабочей поверхности пресс-формы производится автоматическим устройством 11. Расплав подается по раздаточной печи 2 заливочнодозирующим устройством 1 в камеру прессования машины. После затвердевания и охлаждения отливки происходят раскрытие прессформы, выталкивание отливки и ее съем манипулятором 10, который помещает отливку в ванну с охлаждающей водой. Далее отливка по конвейеру 9 перемещается на приемный стол 8 и после осмотра оператором переносится им в штамп обрубного пресса 7, откуда отливка попадает в тару. Комплекс управляется системой 5. Для поддержания заданных температурных режимов процесса машина имеет систему

48

охлаждения пресс-формы, управляемую аппаратурой 4, и систему 3 регулирования температуры расплава в раздаточной печи. Комплекс обслуживается двумя операторами: один из них следит за работой машины, заливочно-дозирующего устройства, манипулятора – съемника отливок, за раскрытием пресс-формы и т. д.; другой – за работой охладительного конвейера, транспортировкой отливок к обрубному прессу и обрубает их на прессе.

Рис. 1.6. План автоматизированного литейного комплекса:

1 – заливочно-дозирующее устройство; 2 – раздаточная печь; 3 – система регулирования температуры расплава в раздаточной печи; 4 – аппаратура управления системой охлаждения пресс-формы; 5 – система управления автоматизированным комплексом; 6 – машина с холодной камерой прессования; 7 – обрубной пресс; 8 – приемный стол; 9 – конвейер; 10 – манипулятор; 11 – автоматическое устройство смазывания

пресс-формы

Зарубежные АК с вертикальным обрезным прессом и подвижным блоком форсунок показаны на рис. 1.7, а и 1.8, а [26]. В АК универсальный робот типа Unimate (США) обслуживает обрезной пресс, который расположен между машиной и охлаждающим устройством. Для заливки используется ковшовый манипулятор.

49