科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

混砂机是铸造砂处理型砂混制的主要设备，也是获得合格型砂的关键设备。自硬砂混砂机的主要作用是使混合料与粘结剂混合均匀，其型砂工艺主要有酯硬化水玻璃自硬砂和树脂自硬砂工艺。树脂自硬砂工艺存在发气量大、铸件裂纹倾向大以及环境污染等缺点，已经逐步被酯硬化水玻璃自硬砂工艺所取代。酯硬化水玻璃砂虽然克服了树脂自硬砂的上述缺点，但存在蠕变、硬透性差及可使用时间难以有效控制等问题。其次，目前自硬砂混砂机还存在自动化程度低、效率低等问题。本项目拟研发一种新型的智能高效自硬砂混砂系统，该系统由固定式双臂混砂机、斗式提升机、气箱式脉冲袋式除尘器、振实台及控制系统组成。项目完成后，可实现高效混砂、高精度的粘结剂及固化剂的液料配比、高智能化的混砂过程、高可靠性、适应环保的铸造工艺。

需解决的主要技术难题

（1）智能高效自硬砂混砂系统总体结构研发

智能高效自硬砂混砂系统由固定式双臂混砂机、斗式提升机、气箱式脉冲袋式除尘器及振实台组成。项目将首先根据混砂生产效率、装机功率、使用寿命等参数，完成混砂系统机械结构的设计，并对电控系统进行选型设计，包括控制箱、强电箱、交流变频器及电源等。最后，建立自硬砂混砂系统的三维实体模型，并根据三维实体模型应用二维绘图软件绘制出相应的零件图和装配图。

（2）混砂系统关键结构及动态特性的有限元分析

利用有限元分析软件模拟混砂系统实际使用工况，对混砂系统中各部分关键部件进行力学分析，查找设计薄弱环节，利用均载技术进行优化，提高设计刚度，延长混砂系统使用寿命。同时又可避免受力较小区域过度使用材料，造成无故浪费，体现轻量化设计理念。混砂系统在混砂过程中的振动不仅减少设备的使用寿命，且影响型砂的质量，本项目利用有限元分析软件对混砂系统中各部分的整体结构进行动态特性分析，获得系统的动态特性参数，并对混砂系统的结构进行优化，降低系统振动，提高型砂质量。

（3）整体空间布局的设计优化

为了方便实现不同型砂的生产，并使生产空间得到最为高效与合理的利用，对固定式双臂混砂机、斗式提升机、气箱式脉冲袋式除尘器、振实台等进行合理的空间布局设计，并综合考虑布局的美观性、操作的舒适性以及生产的安全性，采用专门针对设施规划布局的系统（如SPL、Flexsim）进行优化分析。

（4）智能高效自硬砂混砂系统控制系统的设计

本研究采用PLC作为主控器，结合各种传感器，对混砂系统中固定式双臂混砂机、斗式提升机、气箱式脉冲袋式除尘器及振实台进行智能控制，实现所有工序的自动化。配备触摸屏显示，具有自动和单动两种控制方式，同时设计自动报警系统，当系统某部分出现故障，或者液料筒无料时，均发出报警信息，并使系统停止工作，故障排除后，一键启动，即可使系统重新运行。

期望实现的主要技术目标

项目将研发一种新型的智能高效自硬砂混砂系统，完成混砂系统结构设计、攻克制造关键技术、以及控制系统开发。最后获得自硬砂混砂系统1套、设计图纸及企业规范1套。形成批量的定制化生产技术，逐步推向市场，并产生良好的经济效益。

处理进度