影响静压造型线可靠性的因素分析

李来升，陆定富，赵林栋，王德成，张海龙，董永博，王庆攀

（1.济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东济南 250306；2.潍柴动力扬州柴油机有限责任公司，江苏扬州 225000)

近10年来，随着我国铸造业的飞速发展，静压造型线的数量越来越多。国内正常生产的静压造型线约有一百余条，主要有全进口、全国产和主机进口辅机国产等三种形式。静压造型线运行的好坏直接影响到铸造厂的经济效益，直接关系到铸造车间其他工部效率的发挥。从目前国内静压造型线生产情况来看，影响造型线可靠性的因素很多，我们从以下几个主要方面进行阐述。

1 设计原因

1.1 结构设计不合理

静压造型线中的设备有些结构的不合理会影响设备运行的可靠性。

图1 造型机接箱缸支撑块

例1：静压造型机的支撑块感应架结构如图1，进口和国产静压造型机一般都是这种结构，感应块比较长，安装在来回运动的支撑块上很容易导致感应块颤动，并且支撑块的运动频率很高，造型线的生产率以每小时80整型计算，单班支撑块运动的次数高达1200多次，很容易导致感应块的松动或疲劳强度不够而折断。如果按图2改进，直接用油缸销轴作为感应块，与原结构相比，简单、稳定、可靠，完全避免了原结构带来的问题，同时减少了一个零件。

例2：静压造型机升降机构导向杆的间距如果设计太小，就会造成升降机构升降过程中明显摆动摇晃，造成导向杆密封件及导向环的损坏和升降机构不到位等故障。

1.2 频繁受力件的强度不够

静压造型线根据砂箱规格的大小，其运行负荷各不相同，大规格的砂箱运行时设备承受的负荷相对较大，这就需要加强机械结构的强度。但是在设计过程中往往很容易忽视这个环节，有时砂箱规格加大了，但与之配套的受力件强度并没有相应的增强。

图2 造型机接箱缸支撑块

例1：静压造型线上的刮砂机、松砂机，在设计过程中如果不对其进行受力分析计算，随着砂箱宽度的增加，其受力明显增加，在生产过程中很容易造成设备变形甚至损坏。

例2：铸型输送机轨道上的台车止回机构（图3）也是如此，其受力随着砂箱规格的加大而增加，如果强度不够，在长时间的使用过程中很容易断裂。可以通过增加筋板或者改为双排勾来加强。

图3 台车止回机构

例3：推送油缸的支座、抓取机械手的力臂等机构都需要根据载荷的不同进行校核计算，以确保其运行的可靠性。

1.3 感应开关的位置

一条静压造型线有200多个感应开关，要使造型线运行可靠就必须保证所有开关发讯正常。在实际生产过程中出现故障率最高的就是开关信号不正常,造成故障的主要原因是开关的位置设计不合理。例如感应砂箱的毛坯面，整条造型线一般拥有200套左右的砂箱，箱体上的毛坯面很难保证尺寸一致，这就导致了有些砂箱能感应到有些就感应不到；其次是感应块与感应开关的接触面积太小，稍有偏移就会导致无信号；还有就是感应开关的感应面一般都是朝上,这样一旦有金属物如铁豆溅落在感应面上就会造成误信号。

1.4 液压系统

液压系统是静压造型线的主要动力源，一旦液压系统出现问题，整条造型线就要停止运行。在设计过程中容易造成失误的的地方主要是油温和流量。一般的的液压站都配置有一台变量液压泵，但个别造型线没有配置变量泵而全部使用定量泵，这样在系统不用油的情况下泵会持续溢流而发热，导致油温快速升高，如果冷却器选型不合理，很容易使整个液压系统油温过高而无法正常运行，严重影响造型线效率的发挥；另外全线液压元件的流量计算不准确、蓄能器的配备不合理，造成液压系统的流量不足，直接影响到执行液压元件运行的平稳性。

2 现场安装

由于静压造型线设备复杂，结构庞大，整条生产线无法作为一个整体来运输，所有静压造型线都是在使用现场进行单机设备组装连接。现场安装的质量非常关键，实际生产过程中很多故障都是由于安装质量、精度等达不到要求引起的。下面是几个典型的安装问题。

2.1 轨道不平、不直

静压造型线的轨道一般是用压板把轻轨压在轨枕上或者是把轻轨直接焊接在轨枕上。如果安装过程控制不严格，就可能造成整条轨道平直度不符合要求，这样会导致台车滚轮的严重磨损甚至造成台车脱轨而翻车等现象。因为在推送过程中，台车前后两端的推缓油缸夹持力很容易把台车架空，如果轨道不平或者不直，台车容易离开轨道，等推缓缸夹持力取消后台车落不到轨道上而造成脱轨（图4）。

图4 台车和轨道

2.2 受力点焊接不牢

由于静压造型线的冲击载荷较大，如果设备和基础焊接不牢容易导致设备地脚开焊。例如两端的推缓机构受力较大，并且受力频率较高，设备必须和基础焊接牢靠，否则一旦开焊极易造成严重故障甚至对人员造成伤害，所以在安装过程中一定注意检查，以确认此处的焊接情况。

2.3 液压管路安装不合理

安装液压管路应该由专业安装人员实施，影响造型线可靠运行的管路问题主要有以下几方面。一是管路拐角太多。液压管路要尽可能的走直线，因为拐角处容易引起液压冲击而导致管路频繁震动，造成紧固件松动而漏油；二是法兰密封圈没安装到位，在紧固时容易把密封圈挤坏导致有压力时漏油甚至大量喷油；三是法兰紧固螺钉紧固不均匀，造成密封不良导致漏油；四是安装位置不合理，比如浇注段的管路应该架高，否则跑漏的铁液浇在管路上容易烧坏管路或者密封圈引起漏油。

2.4 液压系统清洁度差

静压造型线的液压系统必须要高度清洁，一旦在初始安装过程中把关不严，极易造成液压系统不清洁，对设备运行带来长期的故障隐患，严重影响静压造型线的可靠性。

大部分液压系统故障是由于液压油污染造成的。在初始安装过程中要注意检查如下几点。一是液压站的油箱，在注油前一定要打开油箱门做一次全面检查，包括油箱内部的各个角落，以及各种管道的内外壁，一般是用面团粘擦一遍，不允许有肉眼看见的小颗粒杂物存在；二是管路内壁，静压造型线的液压管路很多是在使用现场安装焊接的，焊接完毕要进行酸洗，根据酸洗液的浓度不同以及车间内气温的不同酸洗的时间也不同，但酸洗的质量标准是一样的，即把管道内的氧化物和油污去除干净，使管道内壁光滑，在安装前每根管路都要检查一遍；三是各个液压阀块，一条静压造型线一般配有30个左右的单独液压阀块，在安装管路前要查看每个阀块油路内是否有污物。静压造型线的液压系统只要在最初的安装阶段保证了清洁，之后的生产过程中的液压故障就会大幅度减少。

2.5 电气安装

电气故障大部分是因接线松动引起的，电气柜内的电线以及编码器的连接一旦松动就会导致故障，所以安装过程中一定要确保每一处连接都牢靠。

3 调试过程

静压造型线运行的好坏与现场的调试有着密切的关系，造型线是非标设备，布局或运行流程各不相同，调试主管调试风格也不尽相同，影响造型线可靠性的几个重要环节一定要抓好。

3.1 全线的精确定位

静压造型线的精确定位以关键设备静压造型机为基准向两端逐个展开，最后在一端会合。每台设备的定位都是以其前边的设备为基础，所以在定位过程中一旦某个地方出现偏差就容易导致一连串的返工。定位时砂箱或台车之间的间隙不能太小也不能过大，太小的间隙容易导致碰撞甚至造成翻车等故障；间隙过大又容易造成定不上位或者推送时带来撞击。合理的定位间隙要满足四点要求：一是能够保证垂直方向运行的设备顺利通过；二是满足砂箱、台车由于热胀冷缩带来的长度变化的需要；三是避免撞击；四是尽量减少定位机构的磨损。生产中经常出现的定位故障主要是因为设备间的间隙不合适，需要重新调整。

3.2 接近开关的位置调整

静压造型线运行过程中经常出现的开关故障很多都是因为开关位置调整处在临界状态，油缸或其他运动机构稍微不到位，感应开关就无信号。在确保安全的情况下要尽可能地增加开关的感应量以保证信号的满足。例如，有些定位油缸在刚开机时由于油温比较低，可能出现伸缩不到底的现象，如果要等到油缸伸缩到位开关才有信号是完全没有必要的。图5所示的台车定位机构，当定位机构已经离开台车轴的最底端时，虽然定位油缸未缩到底，但台车可以安全通过，没有必要等到油缸缩到底再发信号。按照这种思路来调节造型线上其他开关，不仅可以提高运行的可靠性，而且还可以提高造型线的生产率。

图5 台车定位机构

3.3 电气控制

为了避免误操作而带来的误动作，静压造型线在手动操作程序上加了很多连锁条件，但在自动运行时一些连锁条件就需要取消，否则会影响造型线的运行节拍，有时还会导致停线。这就要求电气程序进行优化，自动运行状态下，只要确保设备运行顺畅，连锁条件越少越好。

3.4 液压执行元件的调试

静压造型线的运行主要靠大量的液压油缸来驱动，每个油缸需要调试的快慢取决于全线动作流程的时序表。并不是速度越快越好，应该快的油缸一定要快，否则将影响全线的运行节拍；应该慢的油缸就要慢，反之则会占用液压系统的流量，给其他液压执行元件带来不稳定性。

4 日常维护和保养

静压造型线进入生产阶段后，要保持全线可靠稳定运行，对设备的日常维护和保养至关重要，平均每个班次高达几百次甚至上千次的循环运转很容易导致设备紧固件的松动以及磨损等问题，如果不能及时发现并解决，对生产将造成严重影响。

4.1 生产中的日常巡视不得轻视

由于静压造型线由多台单机组成，设备复杂，且地面上下都有，要想掌握每台设备的实际运行情况必须对造型线进行整体巡视。尤其是地沟内的设备，在地面以上很难发现其问题。生产过程中每个班巡视的次数不得低于两次，做到早发现早处理，把故障消灭在萌芽状态，将损失降低到最低限度。例如地沟内的主液压油管，一旦漏油就可能造成重大损失，所以在发现有不正常现象时，及早处理以避免大量漏油；另外，在设备运行时更容易发现异常问题，因为设备如果有问题在动态情况下很容易表现出来，而在静止时却很难发觉。

4.2 加强紧固件的防松检查

设备长时间运行很容易造成一些紧固螺钉的松动，如果发现不及时就会影响造型线的正常生产。比如内壁清理机和台面清扫机上连接扭簧和刮砂板的螺钉以及造型主机立柱和横梁之间的连接螺钉等，都是日常维护检查的重点。

4.3 润滑点定期加注润滑油

静压造型线上的润滑点主要有垂直升降或水平运行的导向杆、造型主机模板快换的旋转轴和减速电机等，这些地方要定期加注润滑油，以免出现干摩擦而造成设备的损坏。

4.4 及时清理设备周围的散落砂

在造型、捅箱和砂箱运行等过程中有些砂散落在设备上，时间久了越积越多就会对设备造成一定的不利影响，这就要求检修人员定期对容易积砂的部位进行清理。比较明显的部位有造型主机举升工作台的下边和下捅式捅箱机捅头的下边。

5 总结

总之，影响静压造型线运行可靠性的因素很多，只要在设计、安装、调试和维护等环节上控制好，静压造型线的可靠性肯定会大幅度提高。例如济南铸造锻压机械研究所有限公司给潍柴动力扬州柴油机有限责任公司提供的1000mm×800mm×320/320mm的静压造型线辅机，通过细心调整和维护，可靠性大大提高，生产率已经超过120整型/h。

[1]袁汉林.静压造型线的技术改造[J].中国铸机,1996,3.

[2]郑国伟.机械设备维修问答丛书 [M].北京：机械工业出版社.2006，8.

[3]武明怀，李专政.国内外静压造型工艺与设备简介[J].中国铸造装备与技术,2012,4.