第一篇 金属液态成形设备及自动化广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学第5章落砂与清理设备及控制5.1 落砂设备落砂设备作用作用：将浇注冷却后的铸件和铸型分开将浇注冷却后的铸件和铸型分开分类：分类：广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学振动落砂机振动落砂机原理：原理：由周期振动的落砂栅床将铸型抛起，然后铸型自由下落与栅由周期振动的落砂栅床将铸型抛起，然后铸型自由下落与栅床相碰撞，砂型破碎，实现铸件与砂型分离。床相碰撞，砂型破碎，实现铸件与砂型分离。5.1.1 振动落砂机广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学一、一、 偏心振动落砂机偏心振动落砂机组成：组成：落砂机框架、偏心轴、落砂机框架、偏心轴、电动机、减振弹簧电动机、减振弹簧工作原理：工作原理：靠偏心轴的偏心，靠偏心轴的偏心，使落砂框架产生振动使落砂框架产生振动特点：特点：落砂机的振幅等于偏心距落砂机的振幅等于偏心距 振幅不受落砂载荷的影响振幅不受落砂载荷的影响适应于多品种小批量生产适应于多品种小批量生产的铸造车间的铸造车间撞击力全部由轴承承受并撞击力全部由轴承承受并传给了基础，轴承的寿命低，传给了基础，轴承的寿命低，对基础的要求高。对基础的要求高。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学二、惯性振动落砂机二、惯性振动落砂机（一）单轴惯性振动落砂机（一）单轴惯性振动落砂机组成：组成：落砂机栅床、偏心质量、落砂机栅床、偏心质量、弹簧、电机弹簧、电机工作原理：工作原理：利用偏心质量在高利用偏心质量在高速旋转时产生的离心惯性力，使速旋转时产生的离心惯性力，使其振动。其振动。特征：特征：只有一个具有偏心质量只有一个具有偏心质量的回转轴的回转轴广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学惯性振动落砂机广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学特点：特点：振动轨迹为近似的圆振动轨迹为近似的圆工作时的撞击力主要有弹簧吸收，对基础的冲击力小；工作时的撞击力主要有弹簧吸收，对基础的冲击力小；工作振幅受载荷的影响，载荷大则振幅小，反之，载工作振幅受载荷的影响，载荷大则振幅小，反之，载荷小则振幅大；荷小则振幅大；可通过调节激振力调节振幅；可通过调节激振力调节振幅；主要用于产品相对稳定的成批生产的铸造车间主要用于产品相对稳定的成批生产的铸造车间广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学（二）双轴惯性振动落砂机（二）双轴惯性振动落砂机1.双轴惯性振动落砂机工作原理双轴惯性振动落砂机工作原理两偏心质量在电机的驱两偏心质量在电机的驱动下同步反向旋转，其离心惯动下同步反向旋转，其离心惯性力在两轴所在的平面内相互性力在两轴所在的平面内相互抵消，在垂直于两轴所在的平抵消，在垂直于两轴所在的平面方向上相互叠加，驱动落砂面方向上相互叠加，驱动落砂机进行直线振动。机进行直线振动。根据激振力的方向和落根据激振力的方向和落砂栅床的夹角（激振角），可砂栅床的夹角（激振角），可将双轴惯性振动落砂机分为输将双轴惯性振动落砂机分为输送式和非输送式。送式和非输送式。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学非输送式：非输送式：激振角等于激振角等于90输送式：输送式：激振角小于激振角小于90广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学2.双轴惯性振动落砂机的驱动方式双轴惯性振动落砂机的驱动方式分类：分类：有强迫联系：有强迫联系：两激振轴在齿轮的作用下同步反向旋转。两激振轴在齿轮的作用下同步反向旋转。无强迫联系：无强迫联系：两轴分别靠两个电动机驱动，取消齿轮传动。两轴分别靠两个电动机驱动，取消齿轮传动。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学1）有强迫联系双轴惯性振动激振器的工作原理）有强迫联系双轴惯性振动激振器的工作原理（1）整体式双轴激振器机构）整体式双轴激振器机构组成：组成：机体、偏心质量、传动轴、齿轮机体、偏心质量、传动轴、齿轮特征：特征：激振轴直接装在机体上，通过齿轮实现激振轴直接装在机体上，通过齿轮实现同步反向旋转。同步反向旋转。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学（2）箱式激振器）箱式激振器组成：组成：箱体、偏心质量、箱体、偏心质量、齿轮齿轮特征：特征：激振器是一个独立激振器是一个独立的箱形结构，靠一对相互啮的箱形结构，靠一对相互啮合的齿轮实现同步反向彷旋合的齿轮实现同步反向彷旋转转特点：特点：拆装维修方便拆装维修方便使用：使用：用于输送式落砂机上，用于输送式落砂机上，并且多装在落砂机的下方并且多装在落砂机的下方广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学2）无强迫联系双轴惯性激振器的工作原理）无强迫联系双轴惯性激振器的工作原理组成：组成：机体、偏心质量、弹性联轴器、电机机体、偏心质量、弹性联轴器、电机特征：特征：两激振轴间没有强迫联系，靠两电机间的同步追逐两激振轴间没有强迫联系，靠两电机间的同步追逐实现同步反向旋转。实现同步反向旋转。特点：特点：结构比较简单结构比较简单使用：使用：用于输送式落砂机或非输送式落砂机上。用于输送式落砂机或非输送式落砂机上。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学三、惯性撞击式落砂机三、惯性撞击式落砂机组成：组成：落砂机栅床、偏心质量、落砂机栅床、偏心质量、弹簧、电机、固定支架弹簧、电机、固定支架工作原理：工作原理：铸型放在固定的支铸型放在固定的支架上，下面安置惯性振动落砂机，架上，下面安置惯性振动落砂机，靠落砂栅床对铸型的撞击实现落靠落砂栅床对铸型的撞击实现落砂砂特征：特征：铸型支撑在支架上和落砂机铸型支撑在支架上和落砂机栅床之间的距离约为栅床之间的距离约为58mm）。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学特点：特点：振幅一般均较惯性振动落砂机大振幅一般均较惯性振动落砂机大撞击式单轴惯性振动落砂机一般均工作在近共撞击式单轴惯性振动落砂机一般均工作在近共振状态振状态小的落砂机可落较大的铸型小的落砂机可落较大的铸型多将几台落砂机并联组成落砂机组。多将几台落砂机并联组成落砂机组。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学将降温、落砂和增湿作用集成到一起，工作条件好。将降温、落砂和增湿作用集成到一起，工作条件好。5.1.2 滚筒落砂机广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学铸件经落砂后，清理表面残留粘砂、氧化皮、毛刺、冒口等铸件经落砂后，清理表面残留粘砂、氧化皮、毛刺、冒口等表面清理机械抛丸喷丸滚筒利用高速旋转叶片将弹丸抛利用高速旋转叶片将弹丸抛向铸件，打掉氧化皮和粘砂。向铸件，打掉氧化皮和粘砂。利用压缩空气携带弹丸喷射利用压缩空气携带弹丸喷射到铸件表面来实现清理。到铸件表面来实现清理。利用铸件与铸件，铸件与星利用铸件与铸件，铸件与星铁之间摩擦和轻微撞击来实铁之间摩擦和轻微撞击来实现清理。现清理。5.2 清理设备广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学方法方法优点优点缺点缺点抛丸处理抛丸处理效果好，生产率高，劳动效果好，生产率高，劳动强度低，易实现自动化，强度低，易实现自动化，应用广泛应用广泛抛射方向不能任意改变，抛射方向不能任意改变，灵活性差灵活性差喷丸处理喷丸处理操作灵活，可清理复杂内操作灵活，可清理复杂内腔和深孔的铸件腔和深孔的铸件动力消耗大，生产率较低，动力消耗大，生产率较低，劳动条件较差，不易实现劳动条件较差，不易实现自动化，一般用于清理复自动化，一般用于清理复杂铸件或作为抛丸清理的杂铸件或作为抛丸清理的补充手段补充手段滚筒处理滚筒处理设备结构简单，易制造，设备结构简单，易制造，清理效果好，适于清理形清理效果好，适于清理形状简单、不怕碰撞的小型状简单、不怕碰撞的小型铸件铸件生产率低，噪声大，已逐生产率低，噪声大，已逐渐被抛丸清理取代渐被抛丸清理取代广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学5.2.1 抛丸器抛丸器抛丸器的结构：抛丸器的结构：进丸管、壳体、传动轴、抛丸进丸管、壳体、传动轴、抛丸轮、叶片、分丸轮、导向套轮、叶片、分丸轮、导向套广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学抛丸器各部件的装配关系抛丸器各部件的装配关系广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学工作原理：工作原理：由进丸管进入的弹丸被分丸轮承接并初加速，然后从由进丸管进入的弹丸被分丸轮承接并初加速，然后从导向套窗口抛出，被叶片承接并继续加速，最后以高速抛出。导向套窗口抛出，被叶片承接并继续加速，最后以高速抛出。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学分丸轮的作用：分丸轮的作用：对弹丸进行预加对弹丸进行预加速。速。定向套的作用：定向套的作用：控制弹丸的抛射控制弹丸的抛射方向中。方向中。风力进丸抛风力进丸抛丸器结构图丸器结构图广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学5.2.2 抛丸清理设备广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学喷丸清理器利用压缩空气将弹丸喷喷丸清理器利用压缩空气将弹丸喷射到铸件表面来实现清理。射到铸件表面来实现清理。5.2.3 喷丸清理设备广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学5.2.4 清理滚筒广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学6.1 离心浇注机离心浇注机第6章 现代液态成形设备及控制 离心铸造是将液态金属浇入旋转的铸型中，并在离心力的作用下完成充填和凝固成型的一种液态成形方法。根据铸型旋转轴在旋转轴在空间的位置，分为立式离心铸造设备和卧式离心铸造设备两种。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学离心铸造的特点： 易于形成中空的管类铸件，充型能力好，利于气体和夹杂物排除、补缩条件好；但对铅青铜等类合金易产生比重偏析，内表面较粗糙，尺寸不易控制。 离心铸造常用于生产铸管、钢套、缸套、双金属钢背铜套等。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学（1）立式离心铸造机 铸型安装在垂直主轴上。主轴下端用止推轴承和径向轴承限位。上下轴均安装在基座上，主轴上安装带轮起动电动机，通过传动带带动铸型旋转。为操作方便和生产安全起见，通常机器安装在地坑中。立式离心铸造机可用于浇注最大外径为3000mm，高度不超过300mm的圆桶铸件。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学立式离心铸造机的基本结构如下图所示。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学（2）卧式离心铸造机 卧式离心铸造机分为卧式悬臂离心铸造机、滚筒式离心铸造机和多工位离心铸造机。卧式悬臂离心铸造机广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学圆筒形的铸型横卧在两对支撑轮。在铸型一侧的两个主动支撑圆筒形的铸型横卧在两对支撑轮。在铸型一侧的两个主动支撑轮由电机驱动并带动铸型旋转。轮由电机驱动并带动铸型旋转。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学 由多台小型悬臂式离心机安装在回转盘上组合而成。回转盘由气缸驱动作间歇式转动，每转一工位完成相应的工序。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学低压铸造低压铸造 其工艺过程是：其工艺过程是：在密封的坩埚中，通在密封的坩埚中，通入干燥的压缩空气，入干燥的压缩空气，金属液在气体压力的金属液在气体压力的作用下，沿升液管进作用下，沿升液管进入直浇道上升，通过入直浇道上升，通过内浇道平稳地进入型内浇道平稳地进入型腔，并保持坩埚内液腔，并保持坩埚内液面上的气体压力，一面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为直到铸件完全凝固为止。止。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学为获得合格铸件，应使金属液以最佳速度进入铸型为获得合格铸件，应使金属液以最佳速度进入铸型上升速度必须是均匀的上升速度必须是均匀的对于同一个铸件，每次的上升速度必须相等，即应对于同一个铸件，每次的上升速度必须相等，即应有良好的再现性。有良好的再现性。广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学产品： 适合新产品开发、快速单件及小批量零件、不规则零件或复杂形状零件广东工业大学广东工业大学广东工业大学广东工业大学快速成型快速成型 快速成型（快速成型（RPRP）是一种）是一种CADCAD模型直接驱动、快速生产模型直接驱动、快速生产任意复杂形状三维实体的技术。任意复杂形状三维实体的技术。基本原理：基本原理： 将将CADCAD软件生成的三维模型沿一定方向微分化为一系列软件生成的三维模型沿一定方向微分化为一系列有序的二维层面，然后再根据每个二维层面的轮廓信息确有序的二维层面，然后再根据每个二维层面的轮廓信息确定具体的加工方法，再根据确定的加工方式依次制造每个定具体的加工方法，再根据确定的加工方式依次制造每个二维层面并将它们黏结起来，得到三维实体二维层面并将它们黏结起来，得到三维实体。