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            企業新聞

            拋丸機在雙球懸軌輸送生產線設計與應用

            作者:pwj 發布時間:2018-05-16點擊:
                要:

            針對鑄造線生產出的毛坯鑄件, 在隨后的各工序間如何運輸, 選取了雙球懸軌吊架輸送方式, 解決毛坯件工序間的高效轉運問題。本文介紹了雙球懸軌輸送線的設計內容, 詳述了吊架的關鍵作用, 并分析整條線使用過程中的優缺點和取得的效益。在解決了鑄造生產全序輸送機械化的同時, 達到了提高工作效率, 降低生產成本, 改善工作環境的目的。

            伴隨鑄造行業日新月異的大發展, 絕大多數規模性鑄造企業都已完成鑄造生產線的改造, 特別是一些民營經濟企業經過改造后, 生產效率和產品質量都有大幅度的提升。但生產出的毛坯件接下來如何高效的處理, 卻被相當一部分企業所忽視, 還在延續粗放式管理, 還是最為原始的人力轉運、堆放、存儲, 還沒有考慮到如何簡捷高效的輸送, 如何做好工序間銜接, 減少搬運、檢驗、儲存的成本。正是基于上述原因, 我公司在完成鑄造生產線整合改造的同時, 將生產出毛坯件的繼續處理工作作為同步改造內容, 建造一條完整的、將各工序有效銜接的鑄造毛坯件輸送生產線?捎行У亟鉀Q中小鑄造線生產出的毛坯件的輸送轉運問題, 非常適合生產汽車、中小型機械、泵閥類等鑄件產品的使用。

            1 設計原則

            1) 堅持“以裝備保證工藝, 以工藝保證質量”的原則, 采用的設備技術要符合鑄造工藝要求, 滿足工藝質量管控條件, 并具有先進性、成熟性、可靠性, 具有較強的市場競爭力。

            2) 堅持“以裝備提成效, 以成效降成本”的原則, 采用的設備必須全部機械化, 縮短搬運距離, 大幅減少操作人員, 取消單純人工倒運操作模式。

            3) 堅持“以工裝、工位器具保證毛坯件不落地”的原則, 采用自行設計符合公司產品特點的工裝和工位器具, 確保高效、安全的轉序過程。

            4) 堅持“立足當前, 兼顧長遠”的原則, 在采用全部機械化的同時, 部分采用自動化設備, 預留機器手 (人) 位置空間, 要使改造項目分部實施, 快速投產, 逐步完善, 對環保、安全、職業健康、消防執行“三同時”原則。

            2 工藝方案的確定

            本項目要解決的是從鑄造后落砂出件開始, 到毛坯成品入庫這一段過程的轉運輸送問題, 同時解決部分相關聯的工序操作問題。

            根據產品的特殊工藝要求, 以及現有工況的現實條件等問題, 對方案提出了幾點要求:

            1) 鑄型落砂后的毛坯件必須以每澆鑄包次為單位存放轉運。

            2) 毛坯件不能磕碰, 尤其是在鑄造冷卻落砂過程中最為關鍵。

            3) 共4條鑄造生產線, 每條線生產的鑄件尺寸大小、材質均不同。

            4) 鑄造實行24 h連續生產, 拋丸機清理、修磨修整、毛坯成品檢驗實行每天12 h生產, 需要工序間留有足夠的緩存工位。

            5) 實施整型毛坯鑄件轉運、冷卻、拋丸機、去澆冒口, 避免鑄件溫度較高時去澆冒口容易帶肉現象。

            6) 全線鑄件通過工裝、工位器具轉運, 實施“產品不落地”管理。

            基于上述內容, 決定采用雙球懸軌輸送線轉運毛坯鑄件, 并輔助采用專用工裝、工位器具和自動轉運平車等。通過公司公開招標, 確定與一家做環軌設備的制造商合作, 共同研制開發這條輸送生產線。

            3 工藝流程的確定

            工藝方案的確定是流程圖確定的前提。工藝方案確定吊架流轉是輸送線的關鍵, 通過吊架的轉運, 在工藝流程中形成了兩個相互銜接的閉環:從鑄型落砂出件到去除澆冒口前吊架的回線作為閉式循環之一, 從修磨修整工序到成品檢驗前吊架回線作為第二個閉環, 兩條閉環的連線構成整個鑄造毛坯件輸送生產線。鑄造毛坯件輸送生產線流程如圖1所示。

            4 工藝參數的確定

            4.1 產品概況

            主要產品類別:礦山機械小件、汽車支架類、泵閥類、消防器材管件;

            產品重量范圍: (依上述順序) 1.5 kg/件~30 kg/件;

            圖1 鑄造毛坯件輸送生產線工藝流程

            圖1 鑄造毛坯件輸送生產線工藝流程   下載原圖

             

            材質:HT200、HT250、QT450-12、QT500-7、QT600-3;

            產能:12 000 t/年;

            工藝:潮模砂處理、潮模砂水平造型、覆膜砂芯、鐵模覆砂、中頻電爐熔化;

            產品特點:以多品種、小批量、砂芯多且復雜、壁厚薄、需避免磕碰的小件為主。

            4.2 主要生產設備概況

            成套潮模砂處理線2套 (混砂能力:40 t/h和30 t/h) ;

            水平全自動造型線2條 (砂型尺寸700 mm×600 mm×250/250mm, 造型速度:95箱/h;

            砂箱尺寸:480 mm×360 mm×200/200 mm, 造型速度:80箱/h) ;

            造型機組環形線1條 (砂型尺寸1 050 mm×650 mm×350/350 mm, 造型速度:25箱/h) ;

            鐵模覆砂線1條 (模型尺寸1 000 mm×600 mm×300/300 mm, 造型速度:12箱/h) ;

            中頻電爐4套 (熔化能力:2t/h 1套和1t/h 3套) ;

            鐵水孕育球化喂絲處理站2套 (處理能力:500 kg/包次)

            雙工位通道拋丸機清理機2套 (吊架尺寸:φ1 500 mm×600 mm, 單鉤承載能力500 kg) ;

            澆冒口去除機4套。

            4.3 輸送生產線工藝參數確定

            1) 單鉤吊架承載能力:500 kg

            輸送線的單鉤承載能力與鐵水處理能力每包次500 kg和拋丸機清理機的單鉤承載能力500 kg設計相一致, 既能滿足鑄造鐵水管理分包次管制的要求又與拋丸機設備單鉤能力相匹配。

            2) 毛坯鑄件冷卻與緩沖區能力:90個工位

            依據每天每大班鑄造鐵水噸位計算, 約需120件吊架, 同時考慮因為冷卻時間不大于1.5 h, 并且拋丸機清理能力5 min/2吊架, 遠大于鑄造能力, 即單班安排完成1.3~1.5倍的鑄造工作量是完全可以實現的, 這樣實際鑄造落砂后周轉工序需吊架80件即可, 故設計緩沖工位90個。

            3) 澆冒口去除處的緩沖區能力:20個工位

            四條不同的鑄造線型在同時生產, 即至少2條線型必須同時要進行去除澆冒口處理才能滿足工藝要求和生產管理要求, 并考慮到拋丸機清理機的較高生產效率, 故在去澆冒口緩沖區需要有15件吊架, 緩沖工位設計20個。

            4) 修磨工序后的等待拋丸機區能力:50個工位

            由于產品結構的復雜性, 共設置了24個修磨修整工位, 考慮到成品拋丸機的效率較高, 緩沖區適當縮小, 修磨工序與成品拋丸機周轉預留40件吊架, 即設計50個工位。

            5) 吊架數量:135件

            綜合上述內容, 整個系統設計吊架合計135件。

            6) 輸送速度:小于35 m/min

            由于雙球懸軌的軌道以兩條20 mm圓鋼并排作為接觸線, 滾輪與其只做點接觸, 所以摩擦力極小, 只需啟動時略給力, 啟動后幾乎不需要較強的推力, 即可平穩前行, 所以輸送速度極易滿足35 m/min.雙球懸軌如圖2所示。

            圖2 雙球懸軌示意圖

            圖2 雙球懸軌示意圖   下載原圖

             

            7) 工裝吊架:φ1 300 mm×1 500 mm 3種結構形式

            由于產品的復雜程度和鑄型尺寸等多方面原因, 經過反復現場實踐, 將吊架設計成3種形式, 分單、雙、三層, 方便不同類別毛坯件的碼放, 較大件采用單層吊架井字型碼放;中等件采用雙層吊架, 直澆口朝上, 便于倒運存放;小件使用三層吊架, 可以自由回轉堆放;從安全操作考慮, 嚴禁大件使用雙層或三層吊架, 但中等件可使用單層吊架, 同時將吊架的吊盤設計成不同柵格尺寸。三種吊架的吊耳均采用雙耳形式, 便于在上下輸送線時和各序間的轉運。吊架結構如圖3所示。

            8) 輔助轉運生產設備

            a) 用于毛坯件轉運上吊架的環鏈電動葫蘆4臺, 起重能力300 kg, 起升高度4.5 m;

            圖3 吊架結構

            圖3 吊架結構   下載原圖

             

            b) 用于吊架上下雙球懸軌線的電動葫蘆4臺, 起重能力1 000 kg, 起升高度6.5 m;

            c) 用于吊架上下拋丸機清理機環鏈線的單臂吊4臺, 起重能力1 000 kg, 起升高度4.5 m;

            d) 用于吊架向鱗板機倒運的單臂吊 (雙電動環鏈葫蘆) 4臺, 起重能力1 000 kg, 起升高度4.5 m;

            e) 用于毛坯件轉運到修磨工序的自動轉運平車4臺, 載重能力2 000 kg.

            5 工藝布置圖確定

            5.1 布置圖主要內容簡述

            1) 每條鑄造生產線均設置了吊架等待毛坯鑄件上架的小型暫存區, 包括上下吊架用的電動葫蘆和鑄件上架的環鏈葫蘆, 以方便作業人員操作, 為實施標準化作業打好基礎。

            2) 四條鑄造線出件上吊架后, 在鑄件冷卻緩沖區交匯, 按指定位置存放, 規定了遠距離線的工件近處存放, 近距離線的吊架存放到略遠端的原則, 同時吊架也可在特殊情況下替代使用, 并且避免相互堵塞, 也可相互避讓。

            3) 去除澆冒口區返回的空吊架, 按規定分類回到指定的冷卻緩沖區, 方便作業者調取。

            4) 修磨修整區避免吊架停留在主要干線, 裝好后的吊架從兩側推出, 經主要干線進入成品拋丸機清理區, 防止吊架相互干擾或擁堵。

            5.2 相關工藝問題的解決措施

            1) 落砂出件的毛坯鑄件溫度大約在200℃~300℃, 通過環鏈電葫蘆的吊鉤, 鉤牢澆道或工件吊運至吊架內。

            2) 落砂后的毛坯件上存留許多型砂或芯砂, 通過拋丸機清理機的特制丸砂分離裝置, 將大量舊砂由發送器送回到儲砂倉, 經過特別的磁選處理才可進入砂處理系統使用。

            3) 吊架中的毛坯件是通過懸臂吊上的兩臺環鏈電葫蘆的操作, 將吊架下端用一吊鉤鉤牢升起, 另一臺電葫蘆的吊鉤鉤牢吊耳端并下降, 來實現毛坯件倒出。

            5.3 工藝布置

            工藝布置圖如圖4所示。圖中左側為鑄造車間, 內部布置了4條鑄造生產線和2套砂處理生產線;右側為清理車間, 內部布置了從毛坯鑄件冷卻、毛坯拋丸機、毛坯檢驗、修磨修整、產品拋丸機到成品檢驗各工序區域。兩車間之間為主通道, 跨距14 m, 通過一套完整的雙球懸軌輸送線相銜接。由于懸軌底部距地面4.35 m, 故不會影響主通道的其他運輸工作, 并在通道兩側設置聲光報警裝置, 確保輸送過程的安全暢通。

            6 輸送生產線優缺點分析

            6.1 輸送生產線主要優點

            雙球懸軌輸送生產線具有如下優點:

            1) 設備結構簡單, 方便操作, 只有滾輪為運動部件, 維護費用極低。

            2) 吊架的雙耳結構設計、利用倒勾, 實現了方便快捷的轉運。

            圖4 雙球懸軌輸送生產線工藝布置

            圖4 雙球懸軌輸送生產線工藝布置   下載原圖

             

            3) 多向道岔的使用, 使設計簡單化、回運便利化、避讓安全化。

            4) 精細地制造與安裝, 是實現啟動、運行平穩的前提, 是這條線的關鍵點之一。

            5) 懸軌下有4.35 m的高度, 不會影響到其他工序的任何作業。

            6.2 輸送生產線缺點

            1) 運行啟動仍需要作業者略給力, 才能轉運, 未實現完全自動化。

            2) 在轉彎及岔道上改變方向時, 操作人員需要培訓相關操作方法與技巧, 方可上崗。

            3) 毛坯鑄件調入吊架時, 一定要按操作規程放置穩妥, 否則轉運中存在安全隱患。

            7 輸送生產線建成后的成效

            按照確定的工藝方案和工藝布置圖, 制定了具體實施計劃, 經過3個半月的設計、制造、安裝和調試, 全線主要工序順利建成, 試行中效果突顯。

            1) 改變了“鑄造全序機械化、自動化, 后續全都人拉肩扛”的局面。實現了鑄造生產完整過程的機械化聯動, 大大降低了勞動強度。

            2) 提高工作效率, 使毛坯鑄件的轉運時間縮短一半, 吊架在緩沖區的停留時間計劃有序, 杜絕工序間操作重復裝運;修磨修整處作業者減少三分之二的搬運量, 節省的時間提高了修磨產量。

            圖5 毛坯鑄件上吊架與緩存區

            圖5 毛坯鑄件上吊架與緩存區   下載原圖

             

            圖6 吊架轉運

            圖6 吊架轉運   下載原圖

             

            圖7 冷卻緩沖存放區

            圖7 冷卻緩沖存放區   下載原圖

             

            圖8 吊架換鉤轉運

            圖8 吊架換鉤轉運   下載原圖

             

            圖1 0 空吊架返回緩沖存放區

            圖1 0 空吊架返回緩沖存放區   下載原圖

             

            圖9 鑄件倒出吊架

            圖9 鑄件倒出吊架   下載原圖

             

            3) 提升產品質量管控手段, 將吊架與澆鑄包次結合, 作為質量控制節點, 方便產品的跟蹤管理, 提高了從熔化鐵水到毛坯成品的可追溯性。

            4) 雙球懸軌輸送生產線的使用, 徹底改變利用3部叉車的叉運模式, 改善了工作環境, 杜絕了交叉作業中的安全隱患。

            5) 作業人員大幅減少, 落砂出件處原需8人, 現僅4人操作;拋丸機清理轉運處原9人, 現只需4人, 檢驗裝運處原9人減為5人即可, 全線共減少作業者13人。

            6) 大幅降低生產成本, 停止了原轉運設備的使用, 原設備的日常制造費用消耗沒有了, 結合各工序操作人員的減少等, 預計節省費用約83萬元/年。

            7) 將本線略作改造延伸連接, 增加升降平臺, 即可作為砂芯轉運線使用, 大幅降低制造成本, 提升設備利用效率。

            圖5~圖10為生產線部分工序。

            8 結論

            整套輸送生產線安裝調試后運行正常, 經實際生產驗證效果良好。提高了生產效率, 降低了生產成本, 減少作業人員, 實現鑄件不落地的目的, 改善工作環境, 提升了安全水平, 與鑄造生產線一起, 實現鑄造全序機械化生產。整條輸送生產線布局合理, 結構緊湊, 達到了工藝技術要求和實際生產要求, 解決了中小鑄造線生產出的毛坯件的輸送轉運問題, 適合生產汽車、中小型機械、泵閥類等鑄件生產企業使用。

            整條輸送生產線投資少, 建設周期短, 生產使用效果明顯, 當年即可收回投入, 是非常適合中小鑄造企業完善自身改造的良好項目。


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