自動打磨設(shè)備在汽車剎車盤鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用

李東明，劉宏亮

（中國汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113）

自動打磨設(shè)備在汽車剎車盤鑄件生產(chǎn)中的應(yīng)用

李東明，劉宏亮

（中國汽車工業(yè)工程有限公司，天津 300113）

對汽車剎車盤鑄件的主要工藝進(jìn)行了概述，重點介紹了幾種近年來出現(xiàn)的適用于剎車盤鑄件的自動化打磨設(shè)備，并對這些設(shè)備的工作流程和特點進(jìn)行了分析。認(rèn)為專用銑床、通過式打磨清理機(jī)、自動打磨生產(chǎn)線實現(xiàn)了剎車盤鑄件打磨清理的自動化，對提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低工人的勞動強(qiáng)度、改善車間生產(chǎn)環(huán)境等方面具有明顯的優(yōu)勢。

剎車盤；清理工藝；自動化

近年來，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)7年穩(wěn)據(jù)世界第一，國內(nèi)的汽車保有量持續(xù)攀升，對汽車關(guān)鍵零部件剎車盤鑄件的需求量也不斷增加,同時由于市場激烈的競爭，對汽車的穩(wěn)定性、安全性、可靠性及舒適性等的要求也越來越高，對剎車盤鑄件的品質(zhì)要求也日益苛刻。以上市場的需求促使國內(nèi)剎車盤鑄件生產(chǎn)企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，或改造、擴(kuò)建原有生產(chǎn)車間，或直接新建生產(chǎn)基地，同時逐漸淘汰傳統(tǒng)的、落后的生產(chǎn)模式，提高鑄造裝備水平，采用大量技術(shù)先進(jìn)、自動化水平高的設(shè)備。

本文對剎車盤鑄件的主要生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行概述，并針對剎車盤鑄件的打磨工藝，詳細(xì)介紹近年來出現(xiàn)的幾種技術(shù)水平較先進(jìn)的打磨清理設(shè)備，以供同行參考。

1 剎車盤鑄件的生產(chǎn)工藝

剎車盤鑄件品種繁多，一般分為實心盤（又稱單層盤）、空心盤（又稱雙層盤、通風(fēng)盤）兩種類型，常用材質(zhì)為國標(biāo)HT250牌號，為圓形鑄件，鑄件毛坯質(zhì)量多為6～18 kg。

國內(nèi)大部分剎車盤生產(chǎn)企業(yè)采用粘土砂濕型工藝，造型設(shè)備可采用垂直無箱造型線、水平脫箱造型線和水平靜壓造型線；熔化設(shè)備多采用電爐熔煉鐵液，也有部分企業(yè)仍在使用沖天爐熔煉的；制芯工藝以往常采用覆膜砂熱芯工藝，近年來新建項目多采用冷芯盒制芯工藝。

剎車盤鑄件一般選擇振動輸送機(jī)+落砂冷卻滾筒的落砂方式，也有采用振動輸送機(jī)+振動落砂機(jī)或振動輸送機(jī)+振動鼓+振動落砂機(jī)的落砂方式；落砂后的鑄件一般采用鱗板輸送機(jī)輸送到清理工部，在輸送機(jī)上采用液壓擴(kuò)張鉗將鑄件與澆冒口分離；根據(jù)客戶的不同要求，有些剎車盤鑄件需要進(jìn)行退火熱處理，去除鑄件內(nèi)部應(yīng)力，也有企業(yè)采用自然時效的方法去除鑄件內(nèi)應(yīng)力。

剎車盤鑄件的拋丸清理目前常采用的設(shè)備有懸鏈?zhǔn)綊佂铏C(jī)、連續(xù)擺床拋丸機(jī)、連續(xù)履帶式拋丸機(jī)。

懸鏈?zhǔn)綊佂铏C(jī)的上下件均需要人工操作，生產(chǎn)效率相對較低，而連續(xù)擺床拋丸機(jī)和連續(xù)履帶式拋丸機(jī)均是連續(xù)式的生產(chǎn)方式，鑄件和澆冒口可以一同經(jīng)拋丸機(jī)兩端的振動輸送機(jī)連續(xù)地進(jìn)行拋丸處理，因此生產(chǎn)效率較高，近年來多被企業(yè)采用；采用何種拋丸設(shè)備，需要企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品特點及生產(chǎn)規(guī)模具體分析后進(jìn)行選擇。

拋丸后的剎車盤鑄件一般要進(jìn)行打磨清理、磁粉探傷、X光探傷、防銹處理，最后成品裝框。

2 剎車盤鑄件的打磨清理

剎車盤鑄件打磨清理是為了去除鑄件的飛邊、毛刺、冒口根部。傳統(tǒng)的打磨方式多是人工使用砂輪機(jī)打磨，在國內(nèi)很多剎車盤鑄件生產(chǎn)企業(yè)中仍在大量采用。條件好的企業(yè)，將打磨工位使用清理隔音房封閉起來，鑄件通過皮帶輸送機(jī)或板式輸送機(jī)輸送進(jìn)出料，清理隔間設(shè)有側(cè)吸或底吸除塵罩及除塵系統(tǒng)，打磨隔間下面有地溝，通過格柵板、廢砂收集系統(tǒng)將打磨的鐵屑及廢砂集中收集，同時在人工操作工位處設(shè)有崗位送風(fēng)口，為工位送新風(fēng)、夏季送冷風(fēng)，改善清理人員的作業(yè)環(huán)境；條件差的企業(yè)，則直接采用叉車使用鑄件筐輸送鑄件，人工打磨工位沒有隔音、除塵、送風(fēng)設(shè)施，車間環(huán)境較差。

人工打磨方式設(shè)備投資費用低，但存在著車間環(huán)境差、勞動強(qiáng)度高、生產(chǎn)率低等缺點，隨著裝備技術(shù)水平的進(jìn)步和國家對環(huán)境等政策的要求越來越高，以及人工成本逐年上升，這種方式將逐步的淘汰。近幾年來，國內(nèi)外的一些設(shè)備制造廠家開發(fā)出一些先進(jìn)的、適合剎車盤鑄件打磨清理的設(shè)備，在國內(nèi)外一些企業(yè)的生產(chǎn)中得到應(yīng)用，為鑄造企業(yè)提供了更多的選擇。下面對剎車盤生產(chǎn)企業(yè)中使用的幾種鑄件打磨方式進(jìn)行詳細(xì)介紹：

2.1 專用銑床

2.1.1 銑床清理單元

圖1 專用銑床清理單元布置圖

銑床清理單元由2～3臺銑床及輔助設(shè)備組成一個清理單元，一般布置形式如圖1所示，主要包含鑄件坯料輸送輥道、上料平臺、旋轉(zhuǎn)夾具、銑床主機(jī)、下料輥道、控制柜。該清理單元是針對剎車盤類鑄件開發(fā)的專用銑床清理單元，可用于剎車盤、壓盤、制動鼓、輪轂、飛輪等鑄件坯料澆冒口根部及飛邊的切除[1]。

該清理設(shè)備工作流程為：操作工人從鑄件坯料輸送輥道上取下鑄件，放到上料平臺上，上料平臺自動平移將鑄件送至旋轉(zhuǎn)夾具取件位置等待；旋轉(zhuǎn)夾具下降、抓取鑄件、上升，上料平臺退出復(fù)位；旋轉(zhuǎn)夾具旋轉(zhuǎn)180°、下降并將鑄件坯料放到銑床固定裝置上，旋轉(zhuǎn)夾具上升等待；銑床固定裝置將鑄件鎖緊、銑床進(jìn)刀切削，同時上料平臺將第二件鑄件坯料平移送至取件位置；銑床完成切削、退刀，旋轉(zhuǎn)夾具下降、同時抓取加工后的鑄件和第二件坯料；旋轉(zhuǎn)夾具上升、旋轉(zhuǎn)180°，同時上料平臺退出復(fù)位準(zhǔn)備下一次的上件；旋轉(zhuǎn)夾具下降并將第二件鑄件坯料放到銑床固定裝置上，同時將加工后的鑄件釋放到下料輸送輥道上；旋轉(zhuǎn)夾具上升等待取件、進(jìn)入下一個加工周期，加工后的鑄件通過輥道輸送至下一個生產(chǎn)工序。

加工過程中的鐵屑可通過螺旋輸送機(jī)集中收集。

該清理設(shè)備具有以下特點：（1）實現(xiàn)了剎車盤鑄件清理的自動化生產(chǎn)，降低了人員的勞動強(qiáng)度，改善了車間生產(chǎn)環(huán)境；（2）生產(chǎn)率高，3工位的生產(chǎn)率≥360件/h，2工位的生產(chǎn)率≥250件/h；（3）適應(yīng)性強(qiáng)，夾具調(diào)整便捷，可適應(yīng)不同規(guī)格尺寸的剎車盤鑄件；（4）僅用于鑄件外圈清理。

2.1.2 銑冒口生產(chǎn)線

圖2 銑冒口生產(chǎn)線布置圖

銑冒口生產(chǎn)線是由2臺立式雙工位銑床及輔助設(shè)備組成，一般布置形式如圖2所示，主要包含上料輥道、定位機(jī)構(gòu)、桁架機(jī)械手、雙工位數(shù)控銑床、下料輥道、電控柜。該生產(chǎn)線中的核心設(shè)備為雙工位數(shù)控銑床，是由兩個獨立工作的立式銑床并列布置在一個床身上，專用于剎車盤類鑄件澆冒口根部的切除[2]。

該生產(chǎn)線的工作流程為：鑄件坯料通過2條上料輥道輸送至定位機(jī)構(gòu)處，定位機(jī)構(gòu)自動檢測鑄件冒口斷口位置并定位；桁架機(jī)械手（共有4個手爪）下降，使用2個上料手爪同時抓取2條上料輥道上的鑄件，然后抬起、行走至雙工位銑床固定工位；桁架機(jī)械手下降，使用2個下料手爪同時抓取2個固定工位上加工好的鑄件，然后抬起、移動一定距離下降，將2個上料手爪上的鑄件坯料放到銑床固定工位上；桁架機(jī)械手抬升，銑床固定裝置夾緊鑄件逐個切除冒口根部；桁架機(jī)械手移至下料輥道上方，將2個下料手爪上的鑄件逐個放到下料輥道上；鑄件經(jīng)下料輥道輸送至下一生產(chǎn)工序，桁架機(jī)械手移動位置，使上料手爪位于上料輥道上方，進(jìn)入下一個工作周期。

加工過程中的鐵屑也可實現(xiàn)自動回收。

該清理設(shè)備具有以下特點：（1）實現(xiàn)了清理過程的自動化流水作業(yè)，降低了人員的勞動強(qiáng)度，改善了車間生產(chǎn)環(huán)境；（2）生產(chǎn)效率高，1臺雙工位銑床生產(chǎn)率為240件/h ，如圖2所示的1條線生產(chǎn)率約480件/h；（3）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作維護(hù)方便；（4）僅用于鑄件外圈清理。

2.2 通過式打磨清理機(jī)

圖3 通過式打磨清理機(jī)布置圖

通過式打磨清理機(jī)是由內(nèi)孔和外圈兩個砂輪打磨裝置及配套設(shè)備組成，其中內(nèi)孔打磨裝置可根據(jù)實際是否需要進(jìn)行選配，生產(chǎn)線布置形式如圖3所示，主要包含輸送輥道、推送機(jī)構(gòu)、內(nèi)孔打磨裝置、外圈打磨砂輪機(jī)、液壓站、電控柜等。砂輪機(jī)帶有除塵罩，可采用除塵器對打磨過程進(jìn)行除塵。該清理設(shè)備可用于剎車盤、制動鼓、飛輪等鑄件，去除外圈披縫、澆冒口和去除中心孔毛刺。

該清理機(jī)的工作流程為：鑄件坯料通過輥道輸送至等待工位；推送機(jī)構(gòu)A將等待工位上的鑄件推至內(nèi)孔打磨工作臺上；內(nèi)孔打磨工作臺下方的頂升機(jī)構(gòu)將鑄件頂起，與上方固定裝置對接、夾緊鑄件并高速旋轉(zhuǎn)，反方向旋轉(zhuǎn)的打磨軸伸進(jìn)鑄件內(nèi)孔去除內(nèi)孔毛刺；打磨軸起升，固定裝置停止旋轉(zhuǎn)，頂升機(jī)構(gòu)下降復(fù)位；推送機(jī)構(gòu)A將另一件鑄件推入內(nèi)孔打磨工作臺，進(jìn)入下一個內(nèi)孔打磨周期；內(nèi)孔打磨后的鑄件被頂入輸送輥道，輸送到外圈打磨的等待工位；推動機(jī)構(gòu)B將等待工位上的鑄件推入外圈打磨工作臺，工作臺下方的頂升機(jī)構(gòu)將鑄件，與上方固定裝置對接、夾緊鑄件并高速旋轉(zhuǎn)；高速旋轉(zhuǎn)的外圈打磨砂輪機(jī)根據(jù)激光定位位置移進(jìn)一定的距離，對鑄件外圈進(jìn)行打磨，砂輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)面與鑄件的旋轉(zhuǎn)面垂直；砂輪機(jī)退出復(fù)位，固定裝置停止旋轉(zhuǎn)，頂升機(jī)構(gòu)下降復(fù)位；推送機(jī)構(gòu)B將另一件鑄件推入外圈打磨工作臺，進(jìn)入下一個外圈打磨周期，打磨好的鑄件被頂?shù)捷斔洼伒郎?，通過輥道輸送到下一個生產(chǎn)工序。

該清理設(shè)備具有以下特點：（1）可實現(xiàn)盤類鑄件的自動化打磨；（2）生產(chǎn) 效率 高，1套通過式打磨清理機(jī)最大生產(chǎn)率可達(dá)600件/h，但對澆冒口根部斷口較長的鑄件，清理效率會有下降；（3）使用大直徑的特制砂輪，更換費用偏高；（4）不僅可對鑄件外圈進(jìn)行打磨，還可以去除鑄件內(nèi)孔毛刺。

2.3 自動打磨生產(chǎn)線

自動打磨生產(chǎn)線的工作原理與2.3所述通過式打磨清理機(jī)相似，不同是的打磨外圈的砂輪機(jī)為雙工位，一般2條線并聯(lián)布置，可同時打磨4個鑄件，如圖4所示，主要包含鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、內(nèi)孔打磨裝置、雙工位自動打磨機(jī)、鐵屑收集裝置、輸送輥道、皮帶輸送機(jī)、電控柜等。內(nèi)孔打磨裝置可根據(jù)生產(chǎn)要求選配。雙工位自動打磨機(jī)安裝在封閉的隔間內(nèi)，可采用除塵器對隔間進(jìn)行除塵。該生產(chǎn)線也是專用于剎車盤、制動鼓、飛輪類鑄件，去除外圈披縫、澆冒口和去除中心孔毛刺。

該生產(chǎn)線的工作流程為：鑄件坯料通過鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸送至內(nèi)孔打磨工位，固定裝置將鑄件鎖緊后打磨內(nèi)孔；打磨內(nèi)孔后鑄件輸送至打磨室外等待工位，然后一次放行2件至打磨工位前的準(zhǔn)備工位；鑄件從準(zhǔn)備工位進(jìn)入2個打磨工位，工位下方頂升機(jī)構(gòu)將鑄件頂起與上方固定裝置對接、夾緊鑄件并高速旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的砂輪機(jī)移進(jìn)一定的距離，對鑄件外圈進(jìn)行打磨，砂輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)面與鑄件的旋轉(zhuǎn)面垂直；砂輪機(jī)退出復(fù)位，固定裝置停止旋轉(zhuǎn)，頂升機(jī)構(gòu)下降復(fù)位；打磨好的鑄件通過輥道、皮帶輸送機(jī)輸送到下一個工序，另一對鑄件進(jìn)入打磨工位，開始下一個打磨周期。

圖4 自動打磨生產(chǎn)線布置圖

該清理設(shè)備具有以下特點：（1）可實現(xiàn)盤類鑄件的自動化打磨；（2）生產(chǎn)效率高，可同時打磨4個鑄件，生產(chǎn)率可達(dá)600件/h；（3）不僅可對鑄件外圈進(jìn)行打磨，還可以去除鑄件內(nèi)孔毛刺。

3 結(jié)論

專用銑床、通過式打磨清理機(jī)、自動打磨生產(chǎn)線，實現(xiàn)了剎車盤鑄件打磨清理的自動化，近年來在國內(nèi)開始逐步的被企業(yè)應(yīng)用，對提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、降低工人的勞動強(qiáng)度、改善車間生產(chǎn)環(huán)境等方面具有明顯的優(yōu)勢。自動化打磨是鑄造企業(yè)鑄件打磨清理工藝的發(fā)展趨勢。

[1] 熊晗，劉伯軍，倪云濤，等．剎車盤鑄件澆冒口根部去除專用銑床的開發(fā)與應(yīng)用[J]．中國鑄造裝備與技術(shù)，2014 (4) ： 38-39.

[2] 李文輝．一種去除澆冒口的機(jī)床[P]．中國專利．B22D31/00．CN201223933．2009-04-22．

Application of automatic polishing equipment at automotive brake disc casting production

LI DongMing, LIU HongLiang
(Automotive Engineering Corporation, Tianjin 300113，China )

This paper summarized main production process of automotive brake disc casting. Several automatic polishing equipment appeared in recent years for brake disc casting were introduced. The working process and characteristics of these equipment were also analyzed.

brake disc; cleaning process; automation

TG232.7；

A；

1006-9658（2017）01-0058-04

10.3969/j.issn.1006-9658.2017.01.018

2016-05-20

稿件編號:1605-1385

李東明（1984—），男，工程師，主要從事鑄造車間工程設(shè)計.