一种经济实用的全自动缸盖清洗机

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文章编号:1001-2265(2007)06-0064
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收稿日期:2006-05-30;修回日期:2007-04-05
作者简介:姚得强(1970—),男,河南洛阳人,机械工业第四设计研究院昌兴公司工程师,主要从事非标准设备开发与设计,(E -mail )www .ydq@

一种经济实用的全自动缸盖清洗机
姚得强
(机械工业第四设计研究院昌兴公司,河南洛阳 471000)
摘要:国内某发动机制造公司技术改造中,为提升零件加工品质,在诸多不利条件约束下诞生了一台经济实用的新型全自动缸盖清洗机。

该文较全面论述了该专用设备的设计、制造、调试过程和设备的工艺流程、技术参数、主要组成部分,以及自动化控制原理和流程。

关键词:缸盖;生产线;清洗机;工艺流程中图分类号:TH122 文献标识码:A
A K i n d of Full 2automa ti c A i r Cyli n der Cover C lean i n g M ach i n e w ith Practi ca l Econom y
Y AO De 2qiang
(The Chang Xing Co mpany of SC I V I C Engineering Cor porati on (The Fourth Design &Research I nstitute of The Machine I ndustry ),Luoyang Henan 471000,China )Abstract:

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Key words:
0 引言
国内某集团公司发动机技术改造项目中,为提升缸盖零件加工品质,修改了缸盖生产线机加工工艺,要在缸盖螺纹孔攻丝、精铣孔系加工工序后增加一台工序清洗机。

该缸盖为砂铸毛胚,切削加工量较大,人工清理工作繁重,虽然原加工线在此工序前有一台通过式清洗机,但清洗效果一直不理想。

由于本设备为改造生产线中新增加的,设备结构、外形尺寸都受到较大的限制,但用户对设备的预期功能要求却较高。

不仅缸盖的外表面、水套内腔、顶面的螺纹孔、导杆孔、挺柱孔及喷油孔要全部清洗并烘干,达到预期的清洁度指标,而且要完成3、4、6缸共六种缸盖零件的柔性化生产。

该清洗机要具备自动除屑、除油、除雾装置,并要全自动控制,上、下料端通过机动辊道与原上、下序加
工设备相连接,由原上、下工序操作人员操作不再增加新的人员。

经对各种缸盖零件图纸的确认,最短的三缸缸盖为430mm ,而最长的六缸缸盖为840mm ,并且水套孔位置也不一致,而缸盖水套内腔复杂,必须进行堵洗才行。

清洗机主室体最长不能超过2.2m ,因而该清洗机不能采用通常定点定位清洗机所用的抬起步进式输送结构(该机构占地面积大、造价高),且由于工作节拍的限制不宜采用往复式结构,设计时采用了机动辊道加挡料器来完成步进式输送,清洗机结构十分紧凑,主室体及水槽、水泵为一体化结构,其它功能部件采用模块化设计,生产过程为全自动控制。

考虑到缸盖零件在进入清洗机前携带大量机加工铁屑以及水套内仍遗留不少的型砂,为降低清洗机本体的清洗、过滤、排屑压

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力,在清洗机清洗室体外进料端增设一个自动翻转倒屑装置。

该装置不但可进行360°翻转倒屑,而且有自动上料功能。

1 工艺流程
上料、翻转倒屑→交替脉冲式清洗外表、堵洗内腔
→压缩空气吹净→烘干→下料(参见图1)。

图1 清洗机结构
2 主要技术参数
(1)生产率(节拍):315m in (可调)
(2)工件输送方式:机动辊道步进式输送,辅助时
间(包括输送、机构动作)015m in,清洗时间3m in 。

(3)上料高度:1060mm
(4)清洗温度:50~60℃(选用不同清洗剂,亦可常
温清洗)
(5)清洗压力:018MPa
(6)总耗电量:~40k W
(7)蒸汽耗量:300kg/h (预热时)(8)压缩空气压力:014~015MPa
(9)控制方式:P LC 自动控制,并设手动检修功能,
有故障报警及故障类型显示
(10)主体箱外形尺寸(长×宽×高):2200×2000×1800mm
(11)最大外形尺寸(长×宽×高):4200×2200×2850mm
3 设备组成及主要技术性能说明
该清洗机由主室体水箱、翻转倒屑装置、机动辊道输送系统、固定喷洗系统、移动清洗及堵洗系统、清洗液过滤系统、吹干、烘干装置、清洗液加热保温系统、组
合除油系统、磁性排渣装置、冷凝排雾装置、气动系统、
电控系统等组成(见结构简图)。

311 翻转倒屑装置
本装置为笼形结构,由旋转气缸驱动可做360°往复回转。

笼圈内设有电动辊道、导向条、加紧气缸、接近开关等,电缆、气管由回转中轴处引入。

当缸盖零件被部分推入笼体后,电动辊道自动运转将工件送到位,
随即加紧气缸动作,然后笼体连同缸盖即开始做3~5
次360°往复回转,此过程中缸盖外表上及内腔中未紧密附着的型砂、铁屑将被清除掉。

312 输送系统
工件输送采用机动辊道步进式输送,速度5m /m in,一个步距输送需12s 。

辊道架用紧定螺钉固定在室体内,轴承及链轮、链条采用密封结构。

棍道可整体从室体内抽出。

输送系统与水接触部分均为不锈钢制作或镀硬络处理。

每次输送一个缸盖,缸盖的初始状态为前端面朝前,底面朝下。

313 喷洗系统
本清洗机喷洗系统由立式转角水泵(流量为
50m 3
/h,扬程为80m ,功率22k W )及管路、喷嘴组成,如图2所示。

系统分为固定清洗和移动清洗两部分,固定清洗管路在工件输送方向上被布置多排,主要清洗缸盖底面和侧面,喷嘴为V 型可调喷嘴,保证压力清洗液覆盖工件表面,无清洗盲点;移动清洗部分又分为下插式喷洗挡料盒和侧堵洗喷水盒,喷水盒上布置的喷嘴与缸盖上表面和前端面、侧面需清洗、堵洗的孔一一对应,侧堵洗喷水盒可横向调整±20mm 。

移动喷水盒均由气缸带动。

移动清洗与固定清洗分为两路,由先导式气动阀切换水路,实现脉动浪涌式清洗,提高清洗效率。


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图2 清洗工位的结构
图3 清洗机的动作与控制信号
314 清洗液过滤系统
清洗系统污水过滤采用沉淀过滤→网过滤→涡旋
过滤器过滤(过滤精度25
μm ),采用气动隔膜泵与油水分离器组合除油,除油能力30L /h;污水槽中设磁性排渣机可将涡旋过滤器的排渣及导流口直接沉淀渣排出到槽外的接渣小车中。

水槽设有液位控制,高低水位报警,低水位停机。

设有水温控制。

315 磁性排屑机
位于涡旋过滤器下的污水槽中。

此装置利用永磁材料产生的强磁场的磁力吸引铁磁材料的切屑,在不绣钢板上滑动以达到收集和输送、排出铁屑的目的。

此装置由于所有机械部分都与水和污物、铁屑隔离,运行平稳,避免了机械传动部件发生故障。

316 气动隔膜泵与网带式刮油机组合除油装置
其中气动隔膜泵在每次清洗机启动时工作,这种气动隔膜泵使用方便、工作可靠、开关泵只需开关气体阀门即可,即使长时间无介质运行或突然停机,也不会损坏,一旦超负荷,泵会自动停机,具有自我保护功能,其工作时也不需润滑,具有结构简单、易损件少的优点。

网带式刮油机应用特种钢带吸附水中的浮油,然后刮除的方法进行收集除油,能有效清除水中的浮油,其原理是利用油水之间不同的重力和表面张力等物理特性,可使钢带在穿过水面时吸取浮油。

317 热风烘干装置
热风烘干装置以蒸汽为热源,加热吹干室内空气并循环利用,用于烘干工件外表上的残余水膜,烘干装置出口风速3~5m /s 。

318 排雾装置
本机采用我院根据美国、日本相关技术资料自行制造的新型排雾装置,它采用高效吸附不锈钢丝网将清洗机喷淋时产生的水雾及蒸汽吸附冷凝在丝网表面,汇聚成水,重新流回清洗机内。

本装置采用风冷和风门调节具有较好的冷凝效果,冷凝效率高,可达90%
以上,将清洗机室体内多余水蒸汽冷凝回收,防止蒸汽外溢,设备不必再外接风管。

319 自动控制系统及动作循环
自控系统采用经济的OMRON 小型P LC 为主控器件,配以合理的控制程序,确保设备运行的稳定可靠。

清洗机设有故障报警及故障类型编码显示,对照编码表可迅速找出故障原因及部位。

开机准备程序动作为:清洗机通电后,2个蒸汽加热用气动蝶阀打开、热风机风机开,开始加热当加热温度达到设定温度时,清洗泵、过滤泵、冷凝排雾装置依次启动,清水槽、污水槽水循环,当温度再次达到设定温度时,清水槽、污水槽水循环断开,吸油用的气动隔膜泵启动10s 后关。

整机可进入全自动运行状态并信号提示操作员。

清洗机共分为4个工位,依次是:(1)上料及翻转
倒渣工位→(2)清洗工位→(3)吹、烘干工位→(4)下料工位,如图3所示。


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各工位动作程序如下:
(1)上料及翻转倒屑工位
①转笼工位原位→②转笼机动输送辊道启动→③转笼机动辊道停止→④夹紧气缸夹紧→⑤转笼正传360°→⑥转笼反传360°→⑤→⑥→⑤→⑥→⑤→⑥共循环三次→⑦夹紧气缸松开→⑧转笼机动辊道准备与机体机动辊道同时启动。

(2)清洗、烘干工位
①室体前后气动门开到位、下插清洗盒升到位、侧堵洗清洗盒退到位、气动停止器降到位→②机体机动辊道启动、转笼机动辊道启动运行、一个步距后停止吹气阀开,→③下插清洗盒升到位、气动停止器升到位、室体前后气动门关到位→④机体机动辊道启动5秒钟→停止→⑤移动、固定清洗用气动阀开,回流阀关→⑥移动、固定清洗用气动阀交替开关共三分钟→⑦回流阀开,移动、固定清洗用气动蝶阀关→准备下一个节拍→①。

(3)下料工位
若下料工位料位开关S Q17通(即有工件)超过30秒,则机体输送辊道停止并报警,下料工位出料不畅。

4 结束语
经过紧张的的设计、制造及设备冷调试后,该机达到了连线试生产的要求。

经过对全部自动动作的运行与监控,以及对缸盖工件的试生产,该清洗机自动工作动作完全符合了设计动作流程。

经过多个班次连续工作,该设备的可靠性已得到了验证。

对清洗过的缸盖抽检,工件清洁度完全达到了预期目标。

该清洗机结构紧凑,占地面积小,却功能强大,全自动工作,而且与同类机相比投资不足一半,因而有着很高的性价比。

[参考文献]
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[6]张雯丽,等.内燃机气缸体、气缸盖机加工工艺探讨[J].
内燃机,1997(3).
(编辑 赵蓉)
(上接第63页)
次开发技术实现了将滚比宏变量值实时传递到系统P LC中,在P LC的手动模式下,实现了A、C轴的同步运动。

机床参数输入精度问题:由于铣齿滚比值一般在10以内,为确保齿轮传动中的啮合精度,并参考格林森116CNC机床调整卡参数,滚比的值应保留小数点后5位,为此特在数控系统中使用小数点后有5位精度的输入法。

跳齿问题:对于一般的数控系统而言,输入参数通常只提供小数点后3位的精度,那么就必须采用跳齿切齿技术,如果采用连续分齿技术,将会由于累计误差而导致无法满足要求。

现采用小数点后5位精度输入,采用连续分齿时,即使分齿度数“360度/齿数”的值存在误差,也不超过0.00001度,即使加工100齿后,误差也不过0.001度,根据中国锥齿轮精度标准G B l1365-8,这完全可忽略不计,故可不必采用跳齿加工就可满足要求。

切齿齿宽调整:在单面滚切法中,配有“齿宽厚度调节”宏变量,在输入调节宽度,经数控系统内部处理后,自动进行#73的度数修改,可方便实现不同齿轮的切齿宽度的调节。

3 结束语
本论文中介绍的方法经开放式华中系统上二次开发,界面友好、功能齐全、操作简便,取得了很好的效果。

特别是实现了手动下的摇台和工件轴的同步运动功能,为机床的调试带来了很大的便利。

客户反映该系统运行一年来各方面均很好。

[参考文献]
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研究所科技情报组译.
[2]曾韬.螺旋锥齿轮设计与加工[M].哈尔滨:哈尔滨工业大
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(编辑 李秀敏)

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