试验机主体铸造工艺改进

试验机主体铸造工艺改进

杨浩徐雷李显洲王小帅

秦川机床工具集团股份公司陕西宝鸡721008

摘要：从当前情况来看，我国存在主体铸造成品率低、铸件易产生缩孔缺陷等问题，对原工艺进行改进，包括分型面、浇注系统及凝固方式等。改进后的工艺方案，有效防止了铸件缩孔缺陷，产品质量稳定。

关键词：试验机；主体铸造；工艺

引言：目前我国大部分工厂生产的试验机主体易出现缩孔缺陷，成品率低，部分挽救成本高，基于这种情况进行工艺改进。

一、试验机相关内容简析

（一）试验机概念和用途

试验机是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程结构等的机械性能、工艺性能、内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的精密测试仪器。在研究探索新材料、新工艺、新技术和新结构的过程中，试验机是一种不可缺少的重要测试仪器。广泛应用于机械、冶金、石油、化工、建材、建工、航空航天、造船、交通运输、等工业部门以及大专院校、科研院所的相关实验室。对有效使用材料、改进工艺、提高产品质量、降低成本、保证产品安全可靠等都具有重要作用。

（二）冲击强度试验机分类简析

第一，一种附着有RFID标签的电子防盗硬标签。本实用新型公开一种附着有RFID标签的电子防盗硬标签，包括电子防盗硬标签壳体和防盗钉；电子防盗硬标签壳体包括相互卡合的顶盖和底壳，顶盖中心位置设有向顶盖上方凸起的圆形凸顶，圆形凸顶周围设置有若干根彩色塑料管；底壳底部从中心向外围依次设有若干个呈阶梯状的凹槽，凹槽中心设有贯通到电子防盗硬标签壳体内部的钉孔，防盗钉由底壳底部经钉孔可拆卸地贯穿入电子防盗硬标签壳体内，防盗钉外端面粘接有RFID标签。本实用新型结构简单紧凑，具有威慑作用，可以匹配不同型号防盗钉使用，同时兼具防窜货和防盗报警功能。第二，一种冲击强度试验机。本实用新型公开了一种冲击强度试验机，包括上固定板和活动挡块，上固定板上端安装有螺杆，且螺杆前端外圈缠绕有连接绳，连接绳下端与重锤相连接，螺杆上端安装有第一电机，且第一电机与传动齿轮相连接，螺杆下端安装有第二电机，且第二电机与旋转齿轮相连接，螺杆前端下部安装有刮离底板，活动挡块安装在侧板两边，且侧板下端与底座相连接，底座上部镶嵌有实验室。第三，一种玻璃纤维网片的薄膜自动覆合装置。本实用新型公开了一种玻璃纤维网片的薄膜自动覆合装置，包括机架，机架上设有网布放辊架，第一覆合胶辊，加热烘筒，第一覆合胶辊下方设置有覆合胶槽，覆合胶槽内盛装有覆合胶，网布自网布放辊架放出后经过第一覆合胶辊绕卷到加热烘筒，机架上还设有塑料薄膜放辊架，塑料薄膜自塑料薄膜放辊架放出后绕卷到加热烘筒上与网布汇合，加热烘筒后还设有收卷装置，本实用新型的网布自网布放辊架放出后经过覆合胶辊可黏上覆合胶，达到浸胶效果，然后与自塑料薄膜放辊架上放出的塑料薄膜汇合，一同卷绕到加热烘筒上，实现新型网片与塑料薄膜的覆合，最后经收卷装置收卷，自动化程度高，新型网片与塑料薄膜的覆合效果好，极大地提高了生产效率。

（三）试验机的组成和工作原理

试验机由机座部件、主体部件、传动部件、试验润滑系统、设备润滑系统、液压加载系统、电气控制系统、测试系统和计算机监控系统等组成。被试验的5套主轴轴承分别安装在主体部件的两个轴系中，通过变频器、电主轴以及电气测控系统，模拟发动机主轴轴承的转速；液压加载系统给被试轴承加载，模拟发动机主轴轴承的工作载荷；试验润滑系统为被试轴承提供润滑，并通过对油箱油加温，从而对被试轴承加温，模拟发动机主轴轴承的工作温度。设备润滑系统对支点轴承进行冷却润滑。试验参数的记录和处理由数据采集系统完成。监控系统可以对试验过程进行监视，以保证试验正常进行。

二、原工艺存在问题分析

其一，原工艺（见从横臂中间分型，上下对称，上型高，不利于补缩。其二，原工艺运用顺序凝固原理，从两端厚大部位引入铁液，并使用暗冒口进行补缩，这样要求暗冒口体积大，且内浇道对此处热节产生过热，造成内浇道下面出现缩凹，两端热节处最后凝固，易在热节顶面产生缩坑，出品率低，铸件质量不稳定[1]。

三、试验机主体铸造工艺改进措施

（一）试验机主体结构

试验机主体采用悬臂式结构，即试验轴承安装于主轴的悬臂端，其优点是支承形式模拟性强，便于做各种性能试验和一些特殊参数的测量（如测内圈温度、保持架转速、油膜厚度等）。试验轴承供油方式可根据需要采用端面喷油、环下供油、喷射油雾等。试验机径向加载装置与右上盖设计成一体；轴向加载装置为封闭式自成一体的组件，以止口形式卡装在底座与上盖之间的一端。试验机主体的壳体为剖分式铸件，以便于拆装；底座安装在铸铁机座上；试验轴承、支承轴承的供、回油管全部通过底座同侧的侧壁引出。试验轴承采用环下供油和端面喷油，支承轴承采用端面喷油，且都自回油腔，由试验润滑回油泵及设备润滑回油泵抽回油箱[2]。

（二）试验机测试技术

测试技术是试验机的关键技术，直接影响数据的准确性。随着计算机技术的发展，测试技术发展很快，常用的测试方式均采用不同类型计算机测试，在计算机和传感器之间安装接口电路（滤波等信号处理系统），测试频率、测试精度由计算机和传感器确定。首先，单片机测试测试方法简单、成本低，但内存较小，对数据要求高的试验机一般不采用；其次，计算机直接测试。测试结构由传感器、滤波器、A/D转换和计算机组成。能存储大量信息，可记录轴承的全部试验数据，记录间隔按秒、分、时可以任意设置，真正做到无人看守、无人记录。但由于受CPU的限制，采样频率较低，每秒钟采样低于100次，若需要更高的采样频率，则CPU只能停止其他工作，在某一段时间内采样频率每秒可达几千次。采样精度则根据A/D采集卡的位数确定，一般高于0．1%；最后，计算机网络测试网络测试即计算机上、下位机测试，上位机只管理系统，读取数据进行处理；而下位机采用单片机或PLC单独测试数据并存入下位机存储器，当存储器即将存满后，将数据传送到上位机。下位机和上位机还可采取无线通信协议。这种测试系统复杂、造价高，但抗干扰性好、测试速度快，一般用于振动信号的采集和分析，以及测试参数较多、采样频率要求较高的场合[3]。

（三）改变分型面

从横臂顶面分型，砂箱高度一定，铸件基本在下箱，压头增大，便于补缩。

（四）浇注系统改进

应用同时凝固原理，有效利用球墨铸铁石墨化膨胀，达到无冒口铸造。具体措施：将横浇道放在两横臂中间，并向两横臂各引两道薄而宽的内浇道，减轻了对热节处的过热，这样既省去了补缩冒口，又克服了铸件缩松、缩孔缺陷，还保证了成品率，提高了铸件出品率。

结论

通过工艺措施改进，铸件达到无冒口铸造，该产品及同类产品的质量满足了要求，废品率控制在1%以内，出品率在95%以上，与改进前相比，不但保证了交货期和铸件质量，且节约了生产成本，降低了工人的劳动强度[4]。

参考文献：

[1]杨晓蔚．铁路轴箱轴承的可靠性[J].轴承，2013（10）：5－7，11．

[2]王健，李宜谦，李鸿亮，等．脂润滑密封轴承高温高速试验机[J].轴承，2011（5）：41－46．

[3]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2014.

[4]王文斌.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2014.