铸件清理车间（工部）设计

李益年，刘小龙

（1.陕西金鼎铸造有限公司，陕西宝鸡 722408；2.机械工业第四设计研究院，河南洛阳 471039）

铸件清理车间（工部）设计

李益年1，刘小龙2

（1.陕西金鼎铸造有限公司，陕西宝鸡 722408；2.机械工业第四设计研究院，河南洛阳 471039）

我国铸件生产工艺很多方面已经达到国际水平，但清理车间工艺仍然比较落后，本文从工程设计的角度简要说明如何确定清理工艺、选择清理装备水平、减轻劳动强度、加强环境保护、合理铸件涂装工艺等，旨在对我国多数铸造企业目前落后的铸件清理方式，提出一个提升改造的目标。

铸件；清理工艺；落后；装备；劳动强度；环境保护；铸件涂装；改造

1 铸件清理车间（工部）设计的基本原则

铸件从造型到清理，一般要经过落砂、冷却、清砂、运输、去浇冒口、分检、热处理等工艺过程，为了改善清理车间工作环境、减少运输成本、提高铸件清理质量，清理车间（工部）设计应遵循如下几个原则：

（1）铸件清理车间（工部）宜靠近造型车间。

（2）清理车间（工部）宜设置成独立的建筑物或相对封闭的空间。

（3）清理车间（工部）和造型车间之间宜设置必要的冷却空间。

（4）清理车间（工部）不宜布置过于拥挤，要有适当的缓存空间。

（5）清理装备宜选择专用设备。

（6）清理车间（工部）厂房不宜过低，结构形式尽量隔热。

（7）清理车间（工部）通风应良好。

（8）清理工艺要与铸件相适应。

（9）清理装备布置要与装备水平相适应，一般不宜刚性太强。

2 不同铸件的清理工艺

不同的铸件和生产批量，其清理工艺是不同的，我国多数铸造企业的清理工艺是落砂、冷却、人工打浇冒口、抛丸、人工打磨铸件表面、各种检查、缺陷修复、涂装。差别在于输送方式和清理形式，下面按铸件大小的分类形式分别描述各种铸件应采用的清理工艺。

2.1 小铸件的清理工艺（铸件质量一般10kg以下）

这些生产小铸件的工厂，其清理工序多数采取落砂清理滚筒落砂、去浇冒口、人工精整、精抛、防锈处理等工序。从落砂到去浇冒口，要尽量采用连续运行方式,去浇冒口后的铸件转运到人工精整工位也要采用机械化的板式输送机或装筐（斗）。人工精整有两种形式，一种是砂轮机打磨，一种是液压铸件清理机清理。对于先进的铸造企业，该类铸件的精整尽量采用机械手拿住铸件，按照事先设置好的打磨曲线,在各种固定的磨削设备上打磨，从而使清理后的铸件表面一致。这些小铸件的清理特点是打磨设备固定，铸件经批量转运后由人或机器人直接进行清理。

2.2 中等铸件的清理工艺（铸件质量一般10kg-200kg）

这类铸件是我国铸件的主流，约占整个铸件总量的50%左右，多数采用自动造型线生产，对清理要求也较高。其清理工部要采取高效专用清理设备，组成清理作业线，实现铸件不落地清理。铸件一般经过落砂、去浇冒口、冷却、（击芯）、一次表面粗抛、铣削清铲、精整等工序。为了保证铸件表面的一致性，还要进行二次精抛、防锈处理等。防锈处理根据铸件要求有浸油、浸防锈液、静电喷粉、喷漆等。在清理工艺布置上，要尽量采用清理单元的布置形式，选用自动化和机械化的清理方式进行清理。其清理特点是铸件运动和磨削设备移动相结合。

2.3 大型铸件的清理工艺（铸件质量一般在200kg以上）

生产大型铸件的工厂，其清理工部布置应尽量采用铸件就地清砂的方式。清完砂的铸件，用台车式抛丸清理机抛丸，再选用人工手持式砂轮机打磨，打磨工位要设置抽风除尘系统，清理好的铸件，人工上油漆。由于铸件很重，整个清理过程要尽量减少铸件移动。大型铸件清理的特点是铸件不动，清理设备运动。

3 清理装备自动化和铸件运输机械化

不同的铸件对清理有不同的要求，因此，要选择不同的清理装备和工艺。现代清理装备的发展方向是自动化清理单元和在线清理，其优点是减轻劳动强度、提高铸件质量、提高劳动生产率、便于环境治理、铸件的一致性得到保证、劳动安全更易保证、节省车间面积、便于生产管理、清理不受铸件温度和环境限制，工艺更合理，清理更节能。

通常落砂后的铸件直接进入通过式抛丸清理机或由机器人抓取后送进抛丸机进行抛丸清理，且边抛边旋转，为了满足铸件某些部位的特殊要求，铸件可以在某个角度停留，对该部位进行重点清理。

铸件进出除芯机自动控制，进入除芯机的铸件边振动边旋转，直到砂芯去除。为了提高生产率，个别除芯单元将锤击和振动单元分开，铸件进入单元前由识别系统识别，然后进入锤击工位锤击，锤击完的铸件进入振动工位振动，砂芯去除后铸件自动运出，废砂由排废系统排出，这种单元生产率可以达到120件/h。

机器人代替人工进行清理将被广泛应用。由机器人抓取铸件到带锯机上锯冒口；由机器人装夹铸件进入磨削单元；由机器人带着磨削工具对铸件进行清理等。磨削和清理逐渐走向单元式，如某厂的缸体铸件首先由辊道输送到一个回转台上，由机器人抓取后分别放入两个磨削单元中，磨削后的铸件再由该机器人放入液压清理机清除没有磨到的飞边毛刺，之后由第二台机器人取走，分别装入两个粗加工设备上加工，加工完的铸件由第二台机器人取出，放到机动辊道上运出。磨削废料和切削料自动排出，整个清理单元由隔音材料密封。

铸件涂装已经改变了过去意义上的油漆概念，逐渐将汽车上的涂装引用到铸件上。根据铸件要求，目前各种涂装工艺都是在自动线上完成。

铸件的检测逐渐变为在线定点的形式。除外观检查外，三坐标测量仪、内窥镜、磁粉探伤、工业CT等都应用到铸件的检测中。

要适应这些自动化的清理装备和单元，铸件运输必须机械化，使铸件在线清理、不落地，铸件的输送设备有速度和定位精度的要求，目前以机动辊道最为方便和成熟。而要将这些设备很好的联系起来，且相互有联锁关系，则是一个庞大的系统工程，好在现代的控制技术很容易实现这种功能。

工程设计中，在清理设备选型上，建议尽量采用机械化或自动化的专用清理装备。设备规格和数量要适当放大。

4 清理车间环境保护

清理车间热、脏、累，通常是铸造生产中最差的工部，且往往不被人们重视，清理手段主要是依靠人工打磨，清理场地遍地开花，到处是工作场地，到处也是扬尘点，致使清理车间的环境很难改变。

随着我国环境保护、职业安全和健康法规的逐步健全，清理工部的环境到了非改不可的地步，清理车间的粉尘经处理后要满足《大气污染物综合排放标准》GB16297－1996表2中的二级标准。为此，在工程设计中，首先要采用一些机械化、现代化的清理装备，将铸件清理变为定点、定位，从而使清理车间设置除尘设备变为可能。比如对产尘量大的振动除芯机、振动落砂机、抛丸机等采用密闭罩，磨削清理线设置伞形罩，人工打磨单元、人工粗清工位等设置上吸式侧吸罩，含尘气体经除尘器净化后排入大气。对自动清理单元，设置隔音密闭罩，将含尘气体经除尘器净化后排入大气。同时，在人工清理单元内设置送风系统，使其形成上送风下排风的气流形式。与此同时，在清理车间设屋顶通风机进行全面排气，换气次数 n=3～5 次/h。

5 清理车间厂房结构形式

清理车间主要污染物是铸件余热、粉尘和清理噪音，因此，厂房结构形式宜采用隔音、隔热的建筑结构，通常采用钢筋混凝土结构或全钢结构，也有两者的混合结构。

钢筋混凝土车间采用钢筋混凝土柱、钢筋混凝土梯形屋架，屋面采用大型屋面板，墙体为非粘土烧结多孔砖，车间屋面设天窗架。一般为排架结构型式和钢筋混凝土框架结构（辅房）。

钢结构厂房墙体标高1.200m以上为热镀铝锌压型钢板墙，由外至内做法一般为热镀铝锌压型钢板（表面氟碳涂层）、80mm厚(容重不小于16kg/m3)的离心玻璃棉（内侧有铝箔隔热、防潮层）、C型热镀锌冷弯型钢檩条、热镀铝锌压型钢板（表面聚酯涂层）。车间屋面均做双层压型钢板复合保温隔热屋面（檩条隐藏型），屋面坡度3%～5%。一般采用门式钢架钢结构，钢柱、钢梁均采用实腹式截面，吊车梁及轨道采用钢吊车梁和钢轨。

混合结构厂房主要有钢柱、钢屋架、大型屋面板，或混凝土柱、钢屋架，围护结构采用砖砌体，清理车间采用混合结构的较少。

6 结语

我国铸件清理水平普遍很低，劳动强度大、劳动环境差。其主要原因首先是重视不够，其次是没有很好的清理装备可选。近年来随着环境保护要求逐渐严格、铸件质量不断提高、劳动力成本增加等，很多企业已经意识到清理装备自动化、机械化的重要性，已逐渐加大清理工部的投资。但在清理装备制造方面，远远不能满足市场需求，需要提高和创新的内容很多，比如连续通过式抛丸装备、铸件磨削装备、铸件机械化运输装备、表面处理装备等。在这种情况下，要设计出自动化、机械化的清理车间，给工程设计人员带来了更高的要求，工程设计的工艺人员必须根据铸件要求，创造性的提出清理设备需求，并借此拉动清理装备制造企业的创新。

要设计一个环境友好、劳动强度低、铸件一致性高的清理车间，仅有自动化、机械化的清理装备是不够的，必须对整个清理工部进行系统考虑，结合清理车间的特点，选择合适的厂房形式，同时配以合理的通风除尘系统。总之，要改变我国铸件清理工艺落后的状况，还有很多工作要做，在工程设计中，必须不断有创新性的铸件清理工艺出现，以满足不断提高的节能、环保、安全、质量等要求。

Design of Casting Cleaning Workshop

LI YiNian1,LIU XiaoLong2
(1.Shanxi Jinding Foundry Co.Ltd.,Baoji 722408,Shanxi China；2.SCIVIC Engineering Corporation,Luoyang 471039,Henan China)

From the view of engineering design,a brief explanation has been given with determination of cleaning process,choice of the level of cleaning equipment,reduction of labor intensity,enhanced environmental protection,rationalization of coating process etc.,aimed to put forward an improved target for the laggard cleaning process of most foundries at present in China.

Castings;Cleaning process;Laggard;Equipment;Labor intensity;Environmental protection;Coating process;Rebuild

TG246;

A；

1006－9658（2012）03－0045-3

2012-02-28

稿件编号：1202-023

李益年（1964-），男，工程师，主要从事铸造生产、经营管理等工作。