Оборудование для литья в кокиль

 

В нашей стране широкое распространение получила гамма универсальных кокильных машин, разработанная в НИИСЛ. Серийное их производство освоено на ряде заводов страны. В основу гаммы положен размерный ряд подкокильных плит, обеспечивающих возможность установки кокилей с размерами от 250 X 200 до 1000 X 800 мм.

Гамма включает машины следующих  типов: а) с вертикальным разъемом кокиля, с одной подвижной плитой; б) с вертикальным разъемом кокиля, с двумя подвижными плитами и поддоном; в) с вертикальным разъемом кокиля, с двумя подвижными плитами, поддоном и механизмом верхних стержней; г) с горизонтальным разъемом кокиля, с верхней подъемно-поворотной плитой. Модели машин, входящих в гамму, предназначены для литья цветных и черных сплавов.

Наиболее полное представление  о конструктивных особенностях гаммы  дает рассмотрение базовых моделей 5915, 5922, 5944 и 5966. Машина мод. 5915 (рис. 2) имеет две подкокильные плиты 1, 2, одна из которых неподвижна и крепится к станине 5, а вторая перемещается по диагонально расположенным направляющим 6, связывающим неподвижную подкокильную плиту и стойку с гидроцилиндром.

Выталкивание отливки  и возврат толкателей в исходное положение в подвижной половине кокиля происходит в крайних положениях плиты с помощью регулируемых по длине тяг, которые пропущены в отверстия неподвижной стойки - и соединены с плитой толкателей. Из неподвижной половины кокиля отливка выталкивается с помощью рычажного механизма, приводимого в движение гидроцилиндром, расположенным в станине.

 

 

Рис. 2. Машина мод. 5915:

 

1,2 - подкокильные плиты; 3 - пульт управления; 4 - шкаф гидропанелей; 5 - станина; 6 – направляющие.

 

Устанавливаемый на машину кокиль может быть дополнительно снабжен гидроцилиндром для привода металлического стержня. Опыт эксплуатации машины показал ее надежность и удобство в обслуживании.

Машина мод. 5922 (рис. 3) имеет механизмы подвижных плит, выполненные в виде агрегатных узлов: подкокильная плита 3 закреплена консольно на двух цилиндрических направляющих, которые перемещаются в опорах неподвижной стойки с помощью  гидравлического цилиндра.

Агрегатный узел включает систему выталкивания и фиксации отливки на поддоне 5, а также возврата толкателей в исходное положение при полном раскрытии кокиля. Механизм поддона обеспечивает выталкивание отливки и выем металлического стержня.

 

Рис. 3. Машина мод. 5922:

 

1 - наладочный пульт; 2 - рабочий пульт; 3 - подкокильные плиты; 4 - шкаф гидропанелей; 5 - поддон; 6 - механизм нижнего стержня; 7 – рама.

 

Конструкция машины позволяет  устанавливать кокиль с двумя  дополнительными боковыми стержнями  и применять дозатор для заливки  металла в кокиль. Отсутствие сплошных направляющих создает хорошие условия для обслуживания кокиля.

 

 

 

Рис. 4. Машина мод. 5944:

 

1 - станина; 2 - поддон; 3 - педаль управления; 4 - пульт; 5 - съемник отливок; 6 - подкокильные плиты; 7 - механизм верхнего стержня; 8 - шкаф гидропанелей; 9 - механизм нижнего стержня.

 

Машина мод. 5944 (рис. 4) предназначена для изготовления отливок сложной конфигурации в кокилях, состоящих из четырех и более подвижных частей.

Подкокильные плиты 6 перемещаются по двум диагонально расположенным  цилиндрическим направляющим, закрепленным в неподвижных стойках. Система выталкивателей позволяет фиксировать отливку при раскрытии полуформ на поддоне и автоматически убирать ее съемником 5 отливок, которым оснащаются машины этого типа.

Механизм верхнего металлического стержня 7 смонтирован на поворотной траверсе. Механизм монтируется на стальной колонке, вокруг которой он поворачивается на 90°. На траверсе крепятся цилиндр перемещения верхнего стержня и два цилиндра для подрыва стержней после заливки. Конструкцией исключается передача нагрузок на колонну при извлечении металлического стержня.

На левой стойке механизма  боковых плит установлен съемник 5 отливок, выполненный по типу пантографа. Подъем и поворот съемника осуществляется гидроцилиндрами, захват отливки - пневмоцилиндром. Съемник захватывает отливку, отводит ее в противоположную от оператора сторону и опускает отливку на транспортер либо приемный стол.

Машина мод. 5966 предназначена  для изготовления крупногабаритных отливок в кокилях с горизонтальной плоскостью разъема (рис. 5).

 

 

 

Рис. 5. Машина мод. 5966:

 

1 - станина; 2 - гидропанель; 3 - механизм верхней плиты; 4 - верхняя плита; 5 - механизм нижнего стержня; 6 - механизм толкателей; 7 - поддон (нижняя плита); 8 - пульт управления.

 

Верхняя плита 4 совершает  прямолинейное движение на 200 мм с последующим поворотом на 55°. Поворот плиты предназначен для облегчения осмотра и обслуживания кокиля, создает удобство установки кокилей на машину и песчаных стержней в форму.

Механизм верхней плиты  имеет рычажное устройство для подрыва  верхней полуформы и цилиндр вертикального перемещения плиты. Специальное устройство  исключает передачу усилия подрыва на станину машины.

Гидроцилиндр вертикального  перемещения плиты укреплен на корпусе  и связан с плитой штоком через  траверсу и направляющие колонки. Механизм нижнего стержня 5 жестко смонтирован на станине 1. На поддоне 7 имеется плита 6 нижних толкателей, которая приводится в движение двумя гидроцилиндрами, укрепленными на нижней стороне поддона. Тут же расположен гидроцилиндр нижнего стержня.

На машине возможно подключение  дополнительных боковых стержней с  гидроцилиндрами, входящими в комплект кокильной оснастки. С тыльной  стороны машины закреплены гидропанели 2 с электрогидрозолотниками. Электро и гидросхемы машины позволяют работать без любого из стержней, с дозатором или без него, а также рассчитаны на подключение механизма съема отливок.

Машина установлена  на раме на двух цапфах и имеет возможность  поворачиваться с помощью винтов на угол от 0 до 20° от вертикали.

Наряду с существенными  преимуществами машин, входящих в гамму, опыт их серийного изготовления и многолетней эксплуатации показал и ряд недостатков: большая установленная мощность гидроприводов, значительные габаритные размеры машин, отсутствие механизации съема отливок на машине с горизонтальным разъемом, неудачная конструкция механизма поддона, неудобство заливки кокилей на крупных машинах из-за большой высоты.

Агрегатированные машины. В гамму агрегатированных конструкций  входят пять типов однопозиционных  машин: с одной подвижной и одной неподвижной плитой; с двумя подвижными плитами; с двумя подвижными плитами и поддоном с нижним стержнем; с двумя подвижными плитами, поддоном с нижним стержнем и верхним стержнем; с двумя подвижными плитами, поддоном с нижним стержнем, верхним и торцовым стержнем.

Машины предназначены  для производства отливок в основном из алюминиевых сплавов. Преимущества этой гаммы машин в следующем: система управления на бесконтактных элементах, высокая степень унификации и более совершенные конструктивные решения некоторых узлов.

 

5. Специальные стационарные машины

 

В группу стационарных машин  входят конструкции, построенные на весьма разнообразных компоновочных решениях. Однако наибольшее число машин имеют рамное исполнение (с цилиндрическими направляющими для перемещения кокильных плит) или консольное. Первые применяют в основном при производстве относительно крупных отливок из черных и цветных сплавов, а вторые - при производстве мелких отливок из легких цветных сплавов.

В НИИлитавтопроме разработана  трехпозиционная машина мод. 59С19, предназначенная для отливки в кокилях с горизонтальной плоскостью разъема головок блока цилиндров и выпускной трубы автомобильного двигателя (рис. 6).

Машина имеет одну верхнюю 2 половину кокиля, расположенную  на средней позиции, и две нижние 1, поочередно совмещаемые с верхней. Одновременно с заливкой металла  в сомкнутый кокиль и формированием отливки на позиции II, на позиции I или III, где находится вторая нижняя половина кокиля, производится удаление отливки, обслуживание кокиля и установка песчаных стержней. Таким образом достигается частичное совмещение технологических операций по времени, что приводит к повышению производительности машины.

Верхняя половина при  раскрытии кокиля поворачивается вокруг горизонтальной оси на 95°; нижние половины перемещаются на двух тележках 3 по направляющим 5 станины 7. В станине под тележками находятся три гидроцилиндра 6: средний - для поджима кокиля плитой 4, боковые - для выталкивания отливок плитой 8. Поворот верхней половины кокиля и передвижение тележек осуществляется также гидроцилиндрами. Цикл работы - полуавтоматический.

 

Рис. 6. Машина мод. 59С19:

 

1 - нижняя половина кокиля; 2 - верхняя половина кокиля; 3 - тележка; 4 - плита поджима; 5 - направляющие; 6 - гидроцилиндры; 7 - станица;

 

С целью сокращения габаритных размеров машины и упрощения обслуживания кокиля в механизмах боковых плит и верхнего стержня применены подвижные направляющие с встроенными внутри них силовыми цилиндрами. Механизм верхнего стержня  выполнен консольно-поворотным и для создания значительных усилий подрыва стержня из отливки он снабжен отжимными цилиндрами.

Для извлечения отливок  из кокиля и передачи их на следующую  технологическую операцию машина оборудована съемником.

 

 

Рис.7 Машина «Prozamet Bepes»

 

Проектным отделом «Prozamet Bepes» и нститутом литья в  г. Кракове  разработан ряд машин  трех основных групп [3, с 124]: для кокилей с вертикальной плоскостью разъема; горизонтальной плоскостью разъема; с переменной плоскостью разъема в пределах от 0 до 90°.

Машины с вертикальной и горизонтальной плоскостями разъема  не имеют существенных конструктивных отличий от описанных выше. Интерес представляет машина с переменной плоскостью разъема. Ее устройство понятно из схемы (рис. 7).

 

Основные преимущества данной конструктивной схемы в следующем:

 

Удобная установка песчаных стержней при горизонтальном расположении плоскости разъема;

Заливка металла может  происходить при наиболее благоприятном  расположении плоскости разъема;

Извлечение отливки  происходит при вертикальном положении  плоскости разъема, благодаря чему вытолкнутая из кокиля отливка под  влиянием собственной тяжести падает на склиз и далее попадает в контейнер или на конвейер.

У кокильной машины с  переменной плоскостью разъема запрограммированы  три цикла автоматической работы. В простейшем случае рабочий цикл сводится к такому же, как у кокильной  машины с вертикальной плоскостью разъема.

Фирма «Fiat» (Италия) разработала  ряд кокильных машин с вертикальной и комбинированной плоскостью разъема - с двумя и более подвижными плитами. Отличительной особенностью этих машин является то, что они скомпонованы из агрегатных головок, имеющих, в отличие от распространенных цилиндрических, прямоугольные направляющие. Типичным представителем этой группы машин является машина мод. 99TA/S, предназначенная для отливки деталей малолитражного автомобиля (рис. 8).

Каждая из головок является универсальной и рассчитана на усилие 53 кН и ход до 300 мм. Головка состоит из литого ползуна 4, перемещаемого по направляющим 10 гидравлическим цилиндром 3. Ползун изготовлен из чугуна с шаровидным графитом. К станине станка через промежуточную плиту закреплены направляющие 10, изготовленные из высокохромистой стали. Направляющие подвергают цементации, закалке и шлифуют.

К торцу ползуна закреплена водоохлаждаемая подкокильная плита, имеющая Т-образные пазы для крепления  кокилей. Расстояние между подкокильными плитами можно регулировать с помощью промежуточных втулок 1 и гаек 2. Масло к гидроцилиндрам подается через отверстия, просверленные в основаниях головок. Выталкивание отливок осуществляется центральным выталкивателем усилием 53 кН и ходом 70 мм. Литой корпус выталкивателя гидроцилиндром 9 перемещается в цилиндрической гильзе 8, прикрепленной к станине станка. Основным преимуществом конструкции этой машины является большая жесткость и точность направляющих.

Гидравлической и электрической  схемами предусмотрена возможность привода еще четырех металлических стержней.

Цикл работы машины, включая  и перемещения стержней, автоматический.

 

       

 

Рис. 8 Машина «Fiat» мод. 99TA/S.

 

1 - втулка; 2 - гайка; 3 - гидроцилиндр; 4 и 6 - ползуны; 5 - плита выталкивателей нижняя; 7 - станина; S - направляющая гильза; 9 - гидроцилиндр; 10 - Т-образные направляющие.

 

Для создания сложной  внутренней полости поршня служат подвижные  пальцы и стержни. При закрытии кокиля вначале пальцы движутся совместно  с боковинами стержня и после их смыкания дальнейшим ходом цилиндра досылаются в полость кокиля. Механизмы съема отливок и установки пластин состоят из аналогичных поворотных кронштейнов и захватывающих устройств.

Машина работает в  полуавтоматическом режиме; привод - гидравлический, привод захватывающих устройств - пневматический.

 

6. карусельные машины

 

При массовом производстве мелких и средних отливок в  металлических формах весьма эффективно применение подвижных форм, позволяющих  в определенных местах их движения осуществлять отдельные технологические операции (нанесение защитного покрытия, заливку форм, раскрывание форм, удаление из них отливок и др.). Осуществление принципа движения форм воплощено в различных конструкциях карусельных и конвейерных машин, созданных научно-исследовательскими и проектными институтами и заводами страны.

Карусельные машины могут  иметь вертикальную или горизонтальную ось вращения. На карусельных машинах  с вертикальной осью вращения металлические  формы крепятся в особых гнездах, при этом одна часть формы неподвижна, а вторая - перемещается с помощью штока, соединенного с пневматическим цилиндром. Формы имеют воздушное охлаждение. Машины обычно укомплектованы шестью или двенадцатью формами, которые последовательно заливаются жидким сплавом. После заливки (через определенный промежуток времени) формы раскрываются, и отливки из них выталкиваются толкателем. Затем формы очищаются, покрываются краской, устанавливаются стержни, половины формы автоматически закрываются, после чего они снова готовы для очередной заливки. Производительность карусельной машины весьма высока – 500 - 600 мелких отливок в час.