机械化装卸料自动抛丸滚筒

徐金鸿（济南铸锻机械研究所，山东 济南 250022）

目前我国汽车年产量已过千万辆，但与国际上年产千万辆汽车的国家不同，我国的特点是汽车制造厂多，每个汽车制造厂的品种也多，所以呈现出多品种大批量的现状，形成我国很多像一汽，二汽那样的企业，其铸造生产，从原材料准备、熔化开始，清理工序之前都采用了自动铸造生产线，而铸件清理工序自动化程序较低。其铸件清理作业还是延用上世纪20年代就使用的普通履带抛丸机，虽然有些厂家曾将装料和卸料机构装在只从一处（一个门）进出的普通履带抛丸机，改造成机械化装卸料履带抛丸机，用于清理生产线上，但因为装料和卸料是—个门口进出，其装料设备、卸料设备，都距门口有很长距离，经常出事故，又因装卸料时要打开大门，设备内通风系统就不起作用了，而这种机器虽然机械化了，但不能半自动，更不可能自动生产，需要人工操作。工人离不开作业区，造成铸件清理作业环境恶劣，工人易患矽肺病。针对这种情况，作者致力研究设计适用多品种铸件清理作业的自动机械化装卸料的抛丸机，设计出一种“转子履带抛丸机”，对普通履带抛丸机也作了机械化装卸料改造，具体结构见文献[1]和[2]。随后又根据Q3110设计了“QB3110型机械化装卸料自动抛丸滚筒”，多位行家提出了宝贵意见认为：1m直径滚筒太小，装的铸件不能太多和太大，否则铸件要卡住抛丸器而发生事故；后作了改进，又设计出了QB3112型机械化装卸料自动抛丸滚筒。

1 Q3110、Q3113抛丸滚筒的优缺点

Q3110等抛丸滚筒的优点：相对履带抛丸机使用寿命长，据使用经验，要长出3～5倍之多，但不能机械化装卸料，再是只能装一台抛丸器，生产率受限制。只适用15 kg以下小铸件使用（如水暖管件）。难适用于汽车铸件抛丸清理。

自上世纪20年代出现履带抛丸机后，为用汽车铸件自动抛丸清理，相继发展了连续履带抛丸机，因为它的履带使用寿命短，又相继发展了连续抛丸滚筒，然而，这两种连续抛丸设备只适用单—品种的铸件连续清理。上世纪40年代后，又出现一种倾斜式抛丸滚筒，它适用铸件品种范围广了，但缺点是只能装一台（大容量）抛丸器，虽然容量大了，因为是一台，其生产率受到限制，另外有震动的高速抛丸器装在每次装料时要启闭的门上，这是一种不合理的结构。

图1 Q3110抛丸滚筒结构

笔者试图以Q3110、QB3113这种形式滚筒抛丸机为基础发展适用大批大量多品种汽车铸件流水作业清理的抛丸机。

Q3110结构如图1所示。其承载上翻身铸件的弧形衬板是固定在壳体上的，在抛丸时，随壳体一起转动来翻身铸件，其形状轮廓和孔都是铸造出来的，可以使用最硬的耐磨材料，因而使用寿命长；而履带抛丸机的承载和翻身铸件的履带在抛丸时，随圆形端盘作圆周运动，其形状轮廓和孔都是机械加工出来，不能使用太硬材料，因而使用寿命相对抛丸滚筒短得多，造价高，使用成本高。滚筒抛丸机不仅使用寿命长而且结构紧凑。

一般抛丸机械的主要部件，除装卸料外，还有承载体及其传动部分、抛丸系统、弹丸循环系绕（收集、提升、分离、供丸）等三大主要部分，而图1的抛丸设备在其滚筒内部就包括了这三部分，所以结构紧凑。

将抛丸滚筒设法也改为机械化装卸料而取代履带抛丸机使用是铸造界人们的期盼。

2 机城化装卸料自动抛丸滚筒结构初探

图2 机械化装卸料自动抛丸滚筒原理图

图3 QZ3110机械化装卸料自动抛丸滚筒立体图

设计机械化装卸料抛丸筒结构时，首先想到的是尽多保留原结构的优点，将图1的三个主要部分结构原封保留下来，只去掉其门，将两个滚筒在原门处对接在一起，在其园柱面上开一个象普通清理滚筒那样的门，用机械手开关门。吊起门进行装卸料，合上门，进行抛丸，再另设计装料机构和卸料皮带，就成为机械化装卸料自动抛丸滚筒。其原理设想如图2所示，其立体图如图3所示。从原理图可以看出，在抛丸时，开动抛丸器和滚筒，则抛丸，翻身铸件，弹丸的收集、提升、分离、供丸都可实现自动化。卸料时，依滚筒转动而卸料，那么在卸料时，滚筒内残余弹丸也要靠滚筒的旋转而输出来，这时不抛丸了，它的分离器几乎不能储丸，弹丸没有出处了，如果滚筒内料较多，滚筒要转多圈才能卸完旧料，对大批大量自动流水生产不适合。而对于生产率较小，每批加入的料（铸件）较少些，滚筒转1圈或2圈即卸完料，此种情况采用上述很合适，因为是机械化装卸料，机器可全密闭，工人可远离设备操作，因而劳动条件好，又因有两台抛丸器，加入滚筒料少点，可缩短抛丸时间，可提高生产率，达到较好经济效果。

图2a）图用于多品种作业铸件自动生产线。铸件从上道工序（例如落砂工序）由输送带输送而来，先储积料到料斗够一批时，又当前一批已清理合格，卸完料了，再—起加入。图2b）图是单工序清理，随时来一批料，由料斗加入滚筒内，清理合格，以滚筒旋转卸料，由卸料皮带输出、送走。

图3方案的结构中除加料机构，卸料皮带、门及其开关升降机构是新设计外，其他的都是Q3110抛丸滚筒生产验证过的结构，十分可靠。

3 多品种大批量自动流水铸造生产线上用抛丸滚筒

抛丸滚筒使用寿命长被铸造界人士称赞，将其改造成适用大批量生产的机械化装卸料自动抛丸滚筒，就要将弹丸循环系统从滚筒中独立出来，再设计供丸系统，于是整机就由滚筒、抛丸器、升降门、弹丸循环系统四部分组成。滚筒直径可设置1000mm、1200mm、1600mm、2000mm 四种规格。其结构如图4所示，这就是QB3112型机械化装卸料自动抛丸滚筒，除装卸料门的开关和抛丸器各有动力外，其余部件传动只有一个传动动力，启动这一动力，滚筒和弹丸循环系统—起都工作起来，按程序打开供丸阀、抛丸器和升降门，就依次自动工作了。在实现自动化生产的同时不失抛丸滚筒优点。

图4 QB3112型机械化装御料自动抛丸滚筒

3.1 传动及底座

QB3112的传动与底座结构如图5所示。为了让开卸料空间，将底座分为前底座和后底座，跨越两底座间，在其前后端分别装上从动托轮轴和主动托轮轴，以支承滚筒用5。每一托轮轴上有两个托轮，其中主动托轮轴上的一托轮既带有来自传递传动箱动力的链轮，又带有传递提升机动力的齿轮。两底座间装有卸料皮带（图中的点划线表示）。底座是用地脚螺栓固定于基础上。

图5 传动及底座

3.2 滚筒

滚筒结构见图6。在滚筒圆周90°、800mm长度范内，开设一个装卸料（铸件）门，用升降机构开闭。开时装卸料，闭时抛丸。滚筒外周上有支承托轮的两条圆轨道，其中一轨道上带有一齿圈，齿圈节圆直径同轨道踏面直径，这齿圈和托轮上齿轮啮合，确保滚筒工作不打滑，滚筒两端将原Q3110上的提升斗改为拨叉，将回收的弹丸拨到提升机底部，供提升机提升，滚筒内部固定着类似Q3110一样的护板，经久耐磨，滚筒内径为1200mm，比Q3110的内径大了200mm，而抛丸器没有变，其叶轮直径仍为400mm，这一改进，使得其装铸件空间高度大了100mm，增加了2/5，其装入最小铸件单个在重量上和尺寸上都可加大2/5，依次可推出用于发动机气缸体机械化装卸料自动抛丸滚筒的规格尺寸。据估算，用于解放牌汽车发动机缸体清理流水线上的自动抛丸滚筒的直径为1600mm就可以了。用滚筒这种形式抛丸机清理汽缸体比鼠笼抛丸机合理，起码没有鼠笼阻挡弹丸流，提高了效率，同时抛丸器装在发动机两端上角，既可抛其表面，也可打到其内腔，清理其砂芯，边旋转边抛丸，抛入内腔中弹丸和芯砂，从水套出口倒出。若倒不尽，可仃止供丸，空转几圈。

图6 滚筒

3.3 升降门

升降门的结构如图7所示，当门下降和滚筒合在—起，并由锁紧机构锁紧时，成为整个圆形滚筒一部分，不影响铸件翻身和弹丸的回收。其工作的运动情况参见图2。

图7 升降门

3.4 左、右构架

左、右构架结构见图8。左、右构架实际上是滚筒两端密封罩，左、右抛丸器支承架和左右提升机下罩壳。在左、右构架内腔，有装在滚筒上回收弹丸拨叉，将弹丸拨到提升机底部供提升机提升；左右构架是用螺栓固定底座上，构架上有维修门和它的盖板。

图8 左、右构架

3.5 抛丸器

抛丸器有左右各一台，分别装在左、右构架上，从两端向滚筒内铸件抛丸清理，如图9。抛丸器本身结构和尺寸同Q3110的抛丸器，由于滚筒直径相比Q3110的滚筒直径大了200mm，抛丸器要向外移出45mm并抬高33mm，因而抛出口高度由115mm加大到160mm，和滚筒对接口的尺寸和位置不变。

3.6 弹丸循环系统（提升、分离、供丸）

弹丸循环系统如图10。由于提升机动力由滚筒动力通过齿轮传递过来，以下皮带轮作主动轮，提升斗挖式取料，由皮带提升到分器分离，再由供丸阀按控制程序供丸，上皮带轮的上下移动而张紧皮带。

图9 抛丸器

图10 弹丸循环系统（提升、分离、供丸）

4 结束语

QB3112型机械化装卸料自动抛丸滚筒的设计是长期工作经验和研究的结果，可适应多品种生产流水作业线上的自动化清理，也适用于汽车铸件流水自动清理。寄望有志之士，能够与以合作，将该产品开发出来，使我国落后的铸件的清理面貌有所改观，与倡导文明生产时代相适应。

［1］徐金鸿.自动铸造生产线上的抛丸机（一）一转子履带抛丸机开发研究［J］.铸造设备研究，2006（3）：14-16.

［2］徐金鸿.自动铸造生产线上的抛丸机（二）一普通履带抛丸机改造［J］.铸造设备研究，2006（4）：6-8.