姜飛，程戰(zhàn)鋒

（陜西法士特汽車(chē)傳動(dòng)集團(tuán)鑄造分公司，陜西 寶雞 722409）

近些年來(lái)，消失模鑄造工藝發(fā)展迅速，相應(yīng)的生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備也較為成熟，振實(shí)臺(tái)是造型生產(chǎn)線(xiàn)中的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響著產(chǎn)品的變形、滲鐵(鋁)的廢品率。

圖1

圖2

1 生產(chǎn)線(xiàn)改造前振實(shí)臺(tái)及砂箱狀況介紹及對(duì)產(chǎn)品的致廢情況

公司原消失模灰鐵生產(chǎn)線(xiàn)選用的是美國(guó)General Kinematics公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GK公司)HDCT型振實(shí)臺(tái)，及內(nèi)徑800mm×800mm×1200mm的 方形砂箱，底部為抽真空室，深度120mm(如圖1)。消失模灰鐵模型涂料強(qiáng)度相對(duì)大一些，振實(shí)臺(tái)對(duì)鑄件變形的致廢率約為5%～8%；生產(chǎn)線(xiàn)改造為消失模鋁合金工藝后，為滿(mǎn)足模型在不抽真空的條件下，保證透氣性等的工藝要求，涂料厚度變薄，強(qiáng)度降低，原振實(shí)臺(tái)對(duì)鑄件致廢率最高可達(dá)到18%，反復(fù)多次調(diào)節(jié)激振力、頻率及加砂量等工藝參數(shù)，效果甚微。

原振實(shí)臺(tái)俯視圖見(jiàn)（圖2），主要現(xiàn)象為：振動(dòng)造型過(guò)程中，偏心塊設(shè)定為40%，振動(dòng)頻率設(shè)定 為 1000～1500r/min， 砂 箱 跳動(dòng)較大，模型出現(xiàn)規(guī)律性?xún)A倒，砂子向東偏移，砂箱上端振幅過(guò)大，砂子緊實(shí)度差；偏心塊調(diào)整高于40%，跳動(dòng)更大，無(wú)法使用；偏心塊設(shè)定低于40%，振動(dòng)頻率1000～1800r/min，砂箱跳動(dòng)稍變小，但激振力偏小，型砂緊實(shí)度不能達(dá)到要求，造型效率也相應(yīng)降低。

原全線(xiàn)150臺(tái)砂箱，部分砂箱振幅不一致，偏大或者偏小，檢查未發(fā)現(xiàn)明顯變形脫焊等故障，追蹤產(chǎn)品，全部制廢。

2 解讀故障現(xiàn)象，分析原因

（1）振實(shí)臺(tái)面為正方形，臺(tái)面固定3個(gè)支柱，激振力由支柱傳遞給與其配合的砂箱，最后傳遞至砂箱內(nèi)砂子和消失模模型。3個(gè)支柱中心連接線(xiàn)組成一個(gè)等腰三角形，東側(cè)支柱為三角形頂點(diǎn)。所以，振實(shí)臺(tái)產(chǎn)生向上的激振力的合力中心線(xiàn)應(yīng)該是通過(guò)等腰三角形的重心的垂直線(xiàn)，即圖1的實(shí)心圓圈處。與臺(tái)面的重心線(xiàn)偏差100mm。

砂箱底部為800mm×800mm的正方形，底部固定3個(gè)錐形法蘭，放置在振實(shí)臺(tái)3個(gè)頂柱上。方形砂箱的重心線(xiàn)與振實(shí)臺(tái)重心線(xiàn)重合。

此類(lèi)型振實(shí)臺(tái)特點(diǎn)為砂箱不卡緊，而是與頂柱相對(duì)交替運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)3維振動(dòng)。當(dāng)向上的激振力與向下的重力也就是反作用力，兩個(gè)力的中心不在同一線(xiàn)上時(shí)，產(chǎn)生兩點(diǎn)支撐的一側(cè)對(duì)于砂箱的作用力相比較大。東西兩側(cè)砂箱受力不平衡，導(dǎo)致砂子緊實(shí)度不一致，模型偏倒，砂面不平等現(xiàn)象。我們嘗試將兩側(cè)振動(dòng)點(diǎn)擊偏心塊分別調(diào)整不同角度來(lái)達(dá)到力的平衡，但由于本身150臺(tái)砂箱一致性差，多次調(diào)整后，結(jié)果無(wú)明顯規(guī)律性。

（2）3個(gè)支柱與砂箱配合位置問(wèn)題。砂箱內(nèi)砂子所受到的激振力來(lái)源于底部及側(cè)面?zhèn)鬟f。振實(shí)臺(tái)3個(gè)頂柱最外沿均未接觸到砂箱側(cè)面，所以側(cè)面所受力需從底面?zhèn)鬟f，且底面真空室鋼板僅為8mm，剛性差。砂箱內(nèi)砂子受力不均導(dǎo)致模型內(nèi)外擠壓變形。

（3）力的傳遞效率。振實(shí)臺(tái)3頂柱原設(shè)計(jì)為空心厚壁管。砂箱底面為真空室。根據(jù)北京某振動(dòng)設(shè)備制作廠(chǎng)家實(shí)驗(yàn)證明，空心物體對(duì)力的傳遞影響很大。

（4）砂箱受力點(diǎn)在底部，越靠上端，振幅越大，振動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)振實(shí)的砂子又變松散，控制難度大。

（5）對(duì)150個(gè)砂箱稱(chēng)重發(fā)現(xiàn)，最大與最小重量偏差超過(guò)60公斤，現(xiàn)有振實(shí)臺(tái)激振力固定的情況下，由于砂箱重量不一致，對(duì)振動(dòng)有一定影響。

（6）砂箱箱體為正方形，底部支撐為三點(diǎn)。現(xiàn)有結(jié)構(gòu)下，3點(diǎn)支撐永遠(yuǎn)無(wú)法平分正方形，箱內(nèi)4個(gè)邊受力不能達(dá)到平衡。

3 根據(jù)分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，制定對(duì)策，重新改進(jìn)設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)觀察分析，及在同設(shè)備使用廠(chǎng)家觀察交流，對(duì)振實(shí)臺(tái)改進(jìn)如下。

（1）3個(gè)支柱相對(duì)位置變動(dòng)，將原等腰三角形改為等邊三角形，中心與振實(shí)臺(tái)面中心重合。

（2）支柱由原來(lái)的空心管，改為實(shí)心鋼材加工。

砂箱重新設(shè)計(jì)加工，改進(jìn)如下（如圖3、圖4）。

（1）砂箱由方形改進(jìn)為圓筒形，去除原真空室，底板更換為25mm厚度鋼板，整體剛性更好，振動(dòng)不易變形；25mm鋼板激振力傳遞損失小。

（2）重新確定底部支撐法蘭位置，3個(gè)法蘭中心放置在砂箱圓筒圓弧上，使砂箱側(cè)壁直接受力傳遞給側(cè)面砂子，減少激振力損失。支撐點(diǎn)將砂箱整體3等分，實(shí)現(xiàn)受力平衡。

（3）降低砂箱高度，由1300mm縮短至1000mm，上端砂子緊實(shí)度有所好轉(zhuǎn)。

（4）砂箱各個(gè)部件加工精度要求提高，確保150個(gè)最終重量偏差在10kg以?xún)?nèi)。

圖3

圖4 砂箱底部

圖5 砂箱底部支撐法蘭

4 使用效果驗(yàn)證

改進(jìn)后的砂箱及振實(shí)臺(tái)投入使用1月，觀察砂箱底部法蘭（如圖4）及振實(shí)臺(tái)頂柱耐磨尼龍塊，3個(gè)位置磨損均勻。單個(gè)法蘭（圖5）碰撞面(內(nèi)錐面)磨損相對(duì)均勻。

改進(jìn)后振動(dòng)電機(jī)偏心塊角度保持40%，但頻率可提高調(diào)整至1800～2000r/min，振動(dòng)較之前平穩(wěn)很多。僅在空箱時(shí)稍有跳動(dòng)，加砂后振動(dòng)平穩(wěn)，砂子無(wú)翻浪現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)振實(shí)臺(tái)各項(xiàng)工藝參數(shù)重新調(diào)整后，變形致廢率最好降低至1%，穩(wěn)定在3%以?xún)?nèi)。