工業(yè)企業(yè)鑄造設(shè)計(jì)中的工業(yè)化問題

工業(yè)企業(yè)鑄造設(shè)計(jì)中的工業(yè)化問題

1工業(yè)化的內(nèi)涵:現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史階段一般來說，現(xiàn)代化是指一個(gè)國家（地區(qū)）從農(nóng)業(yè)國家（地區(qū)）向先進(jìn)工業(yè)國家（地區(qū)）的歷史過程。現(xiàn)代化的最基本內(nèi)容就是工業(yè)化。所以一種觀點(diǎn)認(rèn)為,“廣義的工業(yè)化過程就是現(xiàn)代化過程,具體是由狹義工業(yè)化和狹義現(xiàn)代化(高度工業(yè)化)兩個(gè)時(shí)期組成”。按照此定義,結(jié)合鑄造的特點(diǎn),我認(rèn)為現(xiàn)代化的鑄造廠就是整體布局合理、物流順暢、環(huán)境宜人、機(jī)械化程度高。2如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代制造設(shè)備2.1鑄造工程設(shè)計(jì)在一般項(xiàng)目中發(fā)生的據(jù)統(tǒng)計(jì),項(xiàng)目前期工作對項(xiàng)目投資的影響程度在70%～80%,因此,前期準(zhǔn)備和規(guī)劃相當(dāng)重要,但許多企業(yè)往往忽視這一重要環(huán)節(jié),項(xiàng)目啟動前不對市場進(jìn)行分析,項(xiàng)目不作總體設(shè)計(jì),認(rèn)為買誰的設(shè)備,誰管設(shè)計(jì)就行,自認(rèn)為這樣還可以省掉一筆設(shè)計(jì)費(fèi),這種想法是很不科學(xué)的,現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中由于省下設(shè)計(jì)費(fèi)而導(dǎo)致項(xiàng)目不能正常實(shí)施和項(xiàng)目建成后不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的例子身邊很多。某廠在建設(shè)初期沒有找設(shè)計(jì)單位,建設(shè)中間就實(shí)施不下去了,勉強(qiáng)實(shí)施完畢,經(jīng)歷了5年!目前雖已投入生產(chǎn)4年,但生產(chǎn)率只是設(shè)計(jì)能力的40%不到,車間布局和物流極不合理。還有某廠找了一個(gè)沒有經(jīng)驗(yàn)不是本行業(yè)的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì),結(jié)果廠區(qū)物流不合理,沒有料庫,車間內(nèi)物流更亂,致使目前后期項(xiàng)目建設(shè)很難實(shí)施,生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)交錯。在此,特別說明鑄造工程設(shè)計(jì)與其他工程設(shè)計(jì)不同,鑄造工程設(shè)計(jì)一般要分兩個(gè)階段:初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)一般40d左右就可以完成,施工圖設(shè)計(jì)一般4個(gè)月左右,而這兩個(gè)階段之間往往相隔較長時(shí)間,原因是初步設(shè)計(jì)完成后要進(jìn)行設(shè)備訂貨,等設(shè)備資料齊全后才能進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì),而設(shè)備訂貨時(shí)間往往是6～7個(gè)月,有的甚至超過1a.2.2影響造型線的產(chǎn)率實(shí)踐證明,不同的設(shè)備廠家,其生產(chǎn)的設(shè)備實(shí)際生產(chǎn)率和標(biāo)稱生產(chǎn)率是不同的,且相差很大,對于沒有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)單位,僅憑設(shè)備標(biāo)稱生產(chǎn)率選擇設(shè)備很有可能出現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸,所以,經(jīng)常導(dǎo)致鑄造車間各工部不匹配,從而影響整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)率,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),一般造型線由于各工部不匹配而占停機(jī)時(shí)間約為30%～50%左右。例如某廠,在車間設(shè)計(jì)時(shí)引進(jìn)了一條造型線,但其它工部選用國產(chǎn)設(shè)備,投入使用后出現(xiàn)兩個(gè)問題:一是其它工部設(shè)備故障率高,嚴(yán)重影響了造型線的開動率,使造型線處于半停產(chǎn)狀態(tài),導(dǎo)致產(chǎn)量減半;二是混砂能力不夠,國產(chǎn)混砂機(jī)的混砂能力在實(shí)際應(yīng)用中只能達(dá)到名義能力的一半左右,而設(shè)計(jì)時(shí)按名義能力考慮,因此,嚴(yán)重影響了造型線的開動率,導(dǎo)致造型線的生產(chǎn)率再次打折。這種狀況堅(jiān)持生產(chǎn)了三、四年,最后廠里痛下決心對砂處理工部進(jìn)行了改造。因此,在設(shè)備選型時(shí),一定要結(jié)合自己的產(chǎn)品選擇合適的設(shè)備,不能簡單聽信于某一設(shè)備廠家,要多了解設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的狀況,使各工部生產(chǎn)能力匹配是至關(guān)重要的。2.3砂芯工藝和鑄造技術(shù)鑄造廠要現(xiàn)代化,必須有現(xiàn)代化的裝備,這是現(xiàn)代化鑄造廠的必備條件,下面以潮模砂鑄造工藝為例,從5個(gè)工部分別介紹一下先進(jìn)的工藝和裝備:1)熔化工部熔化工部除根據(jù)鑄件材質(zhì)選用合理的熔化工藝設(shè)備外,最重要的是加配料系統(tǒng),目前新建先進(jìn)的鑄造廠,都采用自動加配料系統(tǒng)。比如電爐熔煉時(shí)主要由橋式起重機(jī)和電磁吸盤配置鐵料,然后放入過渡料斗中,由料斗出口處的振動給料機(jī)加入到振動輸送小車中,通過振動輸送小車加入中頻無芯感應(yīng)熔煉電爐內(nèi)。爐前設(shè)置真空直讀光譜儀。合金料的稱量、加入等,也是采用自動形式。此外,新建鑄造項(xiàng)目通常對回爐料也要進(jìn)行處理,以降低熔化能耗。2)造型工部造型設(shè)備是鑄造車間的核心,目前,多數(shù)鑄造企業(yè)選用靜壓自動造型線,采用“靜壓造型”工藝更易獲得輪廓清晰、棱角分明、尺寸精確的型腔,并且背部硬度分布合理,利于鑄型的排氣和鑄件落砂。目前,先進(jìn)的造型線可以達(dá)到:生產(chǎn)率120～180型/h.鑄型背面平均硬度≥85gf硬度單位;分型面平均硬度≥90gf硬度單位;同一表面硬度差不超過±5%.多觸頭壓力可以分區(qū)調(diào)節(jié),一般分三區(qū);錯型量≤±0.2mm.合箱精度≤±0.15mm.下芯精度≤±0.2mm.鑄件尺寸精度不低于CT8級;鑄件重量精度達(dá)到MT7級;獨(dú)立的潤滑系統(tǒng)和潤滑回油系統(tǒng);砂芯由機(jī)器人從送芯輥道上抓起后直接下到型腔中;落砂機(jī)布置在冷卻通廊內(nèi),減少噪聲和粉塵污染;設(shè)備故障率可以達(dá)到1%.采用帶稱量和攝像的全自動澆注機(jī)。3)制芯工部當(dāng)代制芯工藝是朝著工藝簡化、節(jié)省能源、提高砂芯尺寸精度、降低表面粗糙度及快速硬化的方向發(fā)展。從氣體發(fā)生器、芯砂混砂機(jī)到制芯機(jī);從砂芯的后處理、組芯、涂料、烘干等機(jī)械設(shè)備、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)到顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造,都得到了不斷發(fā)展和完善,實(shí)現(xiàn)了聯(lián)線的全自動生產(chǎn)。目前多數(shù)廠家選用制芯中心生產(chǎn)砂芯,生產(chǎn)率可達(dá)50盒/h,取芯、修芯、組芯全部采用機(jī)器人,組芯定位精度≤0.2mm,射芯機(jī)以垂直分型為主,有二開模、四開模,且為了減少砂子用量,砂芯都采用抽芯工藝,從而減少10%~15%左右的用砂量。整個(gè)中心配備快換芯盒裝置,芯盒更換時(shí)間≤5min.設(shè)置集中供氨和涂料攪拌系統(tǒng)?；焐皺C(jī)樹脂定量精度≤1%.原砂定量精度≤1%.為了彌補(bǔ)制芯和造型的不匹配,在造型和制芯工序中間設(shè)置立體倉庫,砂芯從制芯到下芯全部采用自動化運(yùn)輸。4)砂處理工部砂處理設(shè)備的關(guān)鍵是如何穩(wěn)定、均勻的向造型線供應(yīng)合格的型砂,對于自動化造型線來說,一般要求型砂性能為:型砂溫度不超過環(huán)境溫度10℃.緊實(shí)率38%～42%(波動±2%).濕壓強(qiáng)度0.17MPa~0.22MPa.濕抗拉強(qiáng)度0.12MPa~0.25MPa.透氣性>90.水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.8%～3.2%.型砂中>10mm的砂團(tuán)量<5%.目前,在車間設(shè)計(jì)上,為了提高型砂質(zhì)量,一般舊砂斗都采用3～4個(gè)的形式,落砂后的舊砂分階段往每個(gè)舊砂斗中加入,而每個(gè)舊砂斗中的出砂是均勻給出的,這樣,保證送往混砂機(jī)的舊砂是不同階段的舊砂的混合物,從而使舊砂質(zhì)量得到穩(wěn)定。對于混砂質(zhì)量的控制,多數(shù)采用在線檢測裝置。目前也有不少廠家將一級磁選設(shè)計(jì)在落砂后的震動輸送槽上,避免一級皮帶常被澆注披縫等劃裂的現(xiàn)象。對于相當(dāng)一部分鑄件,除塵器收集的廢灰,加入混砂機(jī)后不僅能提高鑄件表面質(zhì)量,而且還能降低煤粉、黏土的加入量。因此,目前新建鑄造廠都將除塵器的部分廢灰直接發(fā)送到混砂機(jī)上方的灰斗內(nèi),經(jīng)定量后加入型砂中。5)清理工部我國大批量生產(chǎn)鑄件的工廠,其清理工部多數(shù)采取高效專用清理設(shè)備,組成清理作業(yè)線,實(shí)現(xiàn)鑄件不落地清理,鑄件一般經(jīng)過落砂、去澆冒口、冷卻、(擊芯)、一次表面粗拋、銑削清鏟、精整等工序,為了保證鑄件表面的一致性,還要進(jìn)行二次精拋、防銹處理等。鑄件的輸送一般采用機(jī)械化輸送,形式有機(jī)動滾道、懸鏈和鱗板輸送機(jī)。鑄件清理采用自動化的清理設(shè)備。機(jī)器人應(yīng)用到清理車間越來越多。防銹處理根據(jù)鑄件要求有浸油、浸防銹液、靜電噴粉、噴漆等。為了改善清理工人的工作環(huán)境,清理工位一般是單元式或在線式。對于中小件的清理,多數(shù)廠家已由原來的手工砂輪機(jī)打磨改為液壓機(jī)壓去飛邊、毛刺的工藝。2.4退火爐余熱利用目前,已有一些鑄造廠將沖天爐的余熱用于車間采暖、烘烤砂芯,使車間采暖耗能降低60%以上,也有一些廠用電爐的冷卻水熱量,經(jīng)交換用于職工洗澡。部分廠家將退火爐的廢氣抽到落砂機(jī)的除塵管道內(nèi),防止結(jié)露。還有一些廠家將退火爐的位置前移,使落砂后的鑄件直接進(jìn)退火爐,充分利用鑄件余熱。退火爐通常采用連續(xù)式的。將澆注后剩余低溫鐵液再利用,也是很多鑄造廠常用的方式。2.5廢砂的再生利用眾所周知,生產(chǎn)1t鑄件一般要產(chǎn)生1到1.5t的廢砂,我國目前每年有2000多萬t廢砂排放,因此,廢砂如何再生利用,變的非常關(guān)鍵和重要。目前,新建鑄造項(xiàng)目基本全都留有熱法和機(jī)械再生的位置,很多廠家已經(jīng)建設(shè)完畢。對于其它廢棄物,也有用于生產(chǎn)步道磚、窨井蓋、水泥的。對于澆注產(chǎn)生的廢氣,目前也有廠家進(jìn)行處理后排放。2.6砂處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)鑄造工藝的特點(diǎn)決定了鑄造是產(chǎn)塵大戶,因此,如何將鑄造的粉塵收集、利用,是鑄造環(huán)保的關(guān)鍵。目前,新建鑄造項(xiàng)目基本都采用了完善的通風(fēng)、除塵設(shè)施:對電爐煙塵進(jìn)行除塵,使其凈化后滿足《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。烤包系統(tǒng)設(shè)通風(fēng)裝置,設(shè)上部傘形罩,排風(fēng)管道接出屋面。車間熔化跨屋面設(shè)機(jī)械排風(fēng)裝置,加強(qiáng)熔化區(qū)域通風(fēng),排除電爐出鐵水時(shí)逸散到車間內(nèi)的煙氣和余熱。振動落砂區(qū)設(shè)密閉罩和除塵系統(tǒng)。造型工部澆注段設(shè)通風(fēng)系統(tǒng)排除澆注時(shí)產(chǎn)生的大量余熱和CO等有害氣體。造型工部液壓泵站設(shè)機(jī)械送風(fēng)及排風(fēng)系統(tǒng),加強(qiáng)泵站通風(fēng),排除余熱、余濕空氣。造型地溝、往清理送鑄件地溝等設(shè)全面排風(fēng)系統(tǒng),排除地溝內(nèi)余熱及污濁空氣。砂處理工部冷卻器、多角篩、混砂機(jī)等工藝設(shè)備以及機(jī)械化輸送設(shè)備如斗式提升機(jī)、皮帶機(jī)轉(zhuǎn)卸點(diǎn)等設(shè)集中除塵系統(tǒng)。制芯工部的冷芯盒射芯機(jī)配備尾氣凈化裝置。三乙胺集中供應(yīng)間、樹脂發(fā)送間、干冰清理芯盒間等房間設(shè)排風(fēng)裝置,換氣次數(shù)不小于12次/h.清理工部的振動落芯機(jī)、懸鏈輸送吊鉤式拋丸清理機(jī)、機(jī)械手式拋丸清理機(jī)、靜電噴粉及浸油處理線等設(shè)集中除塵系統(tǒng)。人工精清單元設(shè)集中除塵系統(tǒng)。廢砂收集、儲存系統(tǒng)設(shè)集中除塵系統(tǒng)。為使制芯工部、熔化工部、造型工部、清理工部等處的工位降溫、保證車間形成良好的氣流組織和沖淡室內(nèi)有害氣體濃度,不少企業(yè)設(shè)置了送風(fēng)系統(tǒng),室外空氣經(jīng)過濾和調(diào)溫處理后送到車間,根據(jù)車間性質(zhì)不同,換氣次數(shù)控制在每小時(shí)4到12次。2.7u3000息系統(tǒng)現(xiàn)代化的鑄造廠要有先進(jìn)的管理理念和先進(jìn)的管理手段。新建鑄造項(xiàng)目都設(shè)立了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng),在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的一體化、網(wǎng)絡(luò)化和自動化,以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量。很多企業(yè)具有“企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)系統(tǒng)”、有線通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(Intranet)系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、