KEY-CORE自动锁芯工艺系统--生产薄壁高精度铸件的钥匙

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欢迎访问e展厅 展厅 11 铸造机械/压铸设备展厅 造型机, 压铸机, 消失模铸造设备, 混砂机, 烘砂机, ... 前言：KEY—CORE自动锁芯工艺是针对发动机缸体和缸盖等复杂铸件的制芯而开发的最先进的工艺，自九十年代以来已经为欧美汽车工业发达国家广泛采用。据统计，一九九八年世界汽车发动机（轿车、轻型卡车和重型卡车）的总产量为三千八百六十万台，而以KEY—CORE工艺锁芯生产的发动机为两千一百一十六万台，占当年总产量的55%，其余的45%的产量为其它工艺制造。 KEY—CORE自动锁芯工艺是西班牙LORAMEND公司于八十年代末开发并推向市场的一种新的制芯工艺方式，其目的主要为解决发动机，特别是缸体制芯存在的缺陷和制约。在KEY—CORE技术之前，铸造厂家主要的组芯方式为螺栓紧固或用胶粘结，或最简单地将单个砂芯直接下到造型里。这些工艺一般都存在废品率高，人为因素对铸件精度影响大，后续工序如清理和机加工等要求工作量大，劳动生产率相对低等弊病。 KEY—CORE工艺主要包括采用冷芯盒工艺生产单体芯，并将单体芯用机械方式组合到组芯夹具，然后将它们在同样的冷芯盒专用机上通过射砂方式将它们锁为一个整体芯。其射制整体芯的组芯夹具是针对其产品和工艺而专门设计，并配备精确加工的定位系统，这样保证了整体芯的精度高度准确稳定。以直列四缸缸体为例，当然，这个工艺可以适用于各种需要组装的砂芯。 第一步将每个单体芯放置到夹具内的定位上，每只砂芯都有三个不同的定位点：即两边和芯头。由于这些定位的精确度非常高，它可以保证每个单体芯的准确位置和与其他单体芯之间的间隙。也就是说，在整体芯内每个砂芯的定位精度越高，那么用户用于机加工的成本就越低。而这些定位系统的设计可使砂芯只能在水平方向运动，即单体芯水平方向合拢。 由于定位销的精度非常高，定位点之间的距离误差可以保证在0—正0.05MM。同时，在单体芯制造时砂芯的尺寸制造精度设计比实际上的设计小两个微米，也就是说，砂芯之间的误差保证在0-负0.2MM，这亲友当组芯夹具锁定以后，每个机械定位销相互组合而砂芯之间实际上已预留有余量。 外模设计也小于实际尺寸0.2毫米，也就是说生产的砂芯总是小于它的实际尺寸，这是因为随着生产循环的增加，芯盒会越来越脏，砂芯的尺寸会逐渐加大。但由于KEY—CORE工艺的型腔设计比实际小0.2毫米，这样砂芯的误差总是在0-负0.2之间，取决于芯盒的清理程度，也就是说，在芯盒条件最差时候，砂芯整体精度和间距误差等于零，这样以来，在进行KEY—CORE锁芯之前，砂芯的精度已经得到很好的保证。 此外，因为整个整体芯的长度误差是由每个定位销的误差之和产生的而并不是由传统的方式，即每个单体芯误差加上组芯（如粘胶或上螺栓）所产生的误差，所以KEY—CORE工艺不仅最大程度的缩小尺寸误差，而且能有效保证整体芯内的每个气缸轴心的精确位置。 每个砂芯间的间隙几乎用肉眼看不到，但如果用一张纸来试一下，就会发现这张纸可以穿过砂芯的间隙而不可能穿过定位销间的间隙。 当完成整体芯时其精度已控制在负0—正0.25毫米以内，而其中砂芯的间隙经过浸涂料后就会消失。 下一步就是用KEY—CORE射芯方式制成整体芯，其原理与制芯原理一样，即将单体芯内预留的射孔用冷芯盒射砂方式射砂填满，固化后就将若干个单体芯锁定为一套整体芯。每个单体芯的预留锁芯孔是根据砂芯的特点和工艺要求设计并在同一芯盒内制芯时一次性完成的。 采用KEY—CORE系统工艺在每个生产环节上都与其他工艺方式具有无可比拟的优势。 首先，从生产的最初环节开始，即原材料的采购。KEY—CORE工艺的原材料与制芯的原料一致，也就是说，用户不需要考虑附加的其他费用，也不必担心原料供应来源和质量。 在技术上，无论工艺或芯盒都不需特出的要求。制芯的原理与原先一致。对所有的组芯系统来说，KEY—CORE工艺的精度最高。只有KEY—CORE可以实现工艺的完全自动化，其结果是：更高的生产率，更低的废品率。 整个工艺配合，如浸涂料、烘干和运输完全实现了自动化，解决了以住传统工艺靠人工劳动效率低，而且避免了人为因素对质量的影响。 整体芯由机械手操作浸涂料，因为整个砂芯的材料是一致的，其涂料可以非常均匀地挂流，这样，铸件表面光洁度更好。另外，KEY—CORE组芯的整体砂芯对于烘干加热的变化非常的小。这就是说，当加热砂芯时，砂芯尺寸精度和强度仍然能保持一致。 制芯运输和配送：由于KEY—CORE自动锁芯工艺就意味着是自动化工艺。KEY—CORE本身的工艺方式就为运输操作提供了自动化的基础和条件。最终，整体芯会达到最佳状态。其储存场地可以减少到最低限度。整体芯制成后可以立即投入使用，这样可以实现零库存控制。即使在储存过程中，整体芯工作寿命与其组成的各个单体芯的寿命是一致的。 相对于其他工艺，KEY—CORE工艺由于原材料的一致性，其浇注的发气量最小。同时，由于精度的稳定保证，铸件的壁厚可以达到有效控制，铸件的重量就会减轻。采用这种工艺的精度可以在所有温度范围内得到保证，所以铸件的废品率会大大降低。 还有，修芯和繁重的铸件清理工作几乎不必考虑，因为KEY—CORE工艺制造的铸件几乎无披缝和毛刺。对于机器加工来讲，由于精度非常高，金属的切削量就大大减少。对于中心轴的精度，镗孔重复精度等许多项加工指标都比以住传统工艺有了质的改善，冷加工的刀具磨损得以降低，加工时间大大节省，加工生产效率从而提高。采用KEY—CORE工艺生产的铸件外形尺寸精度和内型准确度可以稳定地控制并检测，其加工质量也会相应更加稳定。 毫无疑问，由此产生的加工的废品率降低也就意味着成本的降低，生产效率的提高，同时极大改善了铸造企业的形象。 以瑞典的SCANIA铸造公司为例： 瑞典著名的重型车辆制造商SCANIA在Sodertalje的灰铁铸造厂主要生产柴油发动机的缸体和缸盖，其产品范围包括9升和12升的直列六缸机和14升的V-8发动机。在过去，这个铸造厂由于生产效率低、废品率高而几度陷于困境。 其中设备和工艺是这些问题的关键。由于铸件品种不同，制芯主要依靠四台老式的壳芯机，不仅使原材料的成本较高，而且需要大量的操作人员配合工作。因为需要达到一定的产量时，就需要大量的人工操作沉重的砂芯，而且每台制芯机至少还要配备两名操作员。每当产品更换时，更换工装非常麻烦，时间也浪费很多。 砂芯的搬运和工艺流程主要靠人工和吊具。芯盒打开后，砂芯用吊兰运至涂料工位，在此用吊具把砂芯吊下来浸涂料然后再放回吊兰，经过烘干炉烘干，由人工借助组芯框将砂芯——组合起来，最后用机械手下芯。 这种工艺方式不仅仅劳动力成本高，而且由于人工搬运砂芯经常发生碰撞和一些事故，成为造成质量问题的主要原因。这些缺陷同时又直接或间接地影响着组芯精度。另外，由于制芯质量缺陷以及组芯问题或砂芯本身碰撞而产生大量的铸件飞边，这一系列问题的结果造成废品率居高不下，清理工部的工作量和成本也大大增加。 另一方面，由于这些问题的困扰，铸造厂的生产能力已无法满足对铸件的需求，SCANIA又不得不大量外购铸件。 自1995年开始，在对各个方案作出评估和比较之后，SCANIA决定选择最完整的高度自动化制芯生产系统：KEY-CORE。该系统设备组成有： 一台全自动带快速自动芯盒更换系统的220升垂直分型冷芯盒制芯机。 一台小型生产挺杆芯的制芯机。 一号机械手。作以下工作：取芯、修芯，预组芯并将砂芯储存到自动储芯库，并最终放置到预组芯工位上。 二号机械手。作如下工作：将预组好的整体芯放置到KEY-CORE锁芯穿梭工位。锁芯完成后将整体芯取出，浸涂料，将多余的涂料甩干净，最终将整体芯放置到烘干炉输送带上。 四套修芯装置（工装） 一套双层全自动储芯库 组芯工作台 穿梭式KEY-CORE锁芯系统 涂料槽 主机工装检测和服务装置 机械手夹具库。全自动更换夹具。 新的制芯中心主机为一台220升全自动垂直分型冷芯盒制芯机，循环时间为60秒。芯盒外尺寸为1900X900X350/350。射砂循环中，由于EORAMENDI制芯机的独特设计，上下芯盒在射砂和固化过程中高度加紧（压力为800KN）。这样砂芯的尺寸精度非常高，而且几乎无毛刺。主机每循环生产四只砂芯，即三只曲轴箱芯和一只边芯（六缸）。射芯固化后，芯盒活块同砂芯一同打开，向前90度开模，顶芯将砂芯顶至穿梭取芯器上；取芯后一号机械手将所有四只砂芯取走。机械手将砂芯翻转至垂直状态并修芯；修芯装置为根据砂芯形状设计的带旋转刷的修芯板。砂芯由机械手操作快速修芯，去掉其外部毛边，然后以各砂芯为轴心转动90度并合拢到预组芯的距离位置。 整体芯预组芯之后，二号机械手将全套砂芯放置到KEY-CORE锁芯机上的穿梭夹具上，夹具进入KEY-CORE锁芯机用同样的冷芯盒原材料将八只芯锁为整体。锁芯完成后，穿梭夹具推出，机械手将整体芯取出，浸涂料，甩干多余的液体涂料，将整体芯放置到烘干炉上。烘干炉出来后，由另一台固定式工业机械手将缸体整体芯根据造型的需要或放到托芯板储备，或直接放入下芯工位。整个过程全部自动化。 新的制芯中心替代了原有的四台射芯机，自投入使用以来使该铸造厂获益非浅，原先年产量最多只能达到七或八万台，现在能力几乎增加了一倍，更大的优势在于：砂芯和整体芯的质量有了质的飞跃，铸件清理工部的工作量大幅减少（仅此工部就比以前减少了11名人员），废品率大幅降低，铸件的精度，外观档次都达到了新的水平。除此之外，由于劳动力和原材料成本的降低，铸件合格率和质量大幅提高，铸件平均成本反比以前降低。 到目前为此，世界上50多条KEY-CORE系统制芯中心正在运转使用，世界上最重要的铸造企业已经广泛认可了KEY-CORE的品牌和价值，并广泛运用到许多铸造产品之中。正是因为有了KEY-CORE系统，是使他们领先于其他竞争者们的重要因素。(end)

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