干式与湿式清洗机在大型冲压线上的应用对比

干式与湿式清洗机在大型冲压线上的应用对比
居跃峰吴腾飞赵天明于明湖
(上海通用汽车有限公司整车制造工程部上海 201206
摘要:干式清洗机是大型冲压线线首用于清洗汽车外覆盖件板坯料的一种新型的清洁设备,本文介绍了该设备的原理、在国内外的应用情况及其与传统的湿式清洗机的性能特点及实际工程应用的对比分析。

分析表明干式清洗机在清洗的效果性能和使用的经济性上较传统的湿式清洗机有明显的优势。

Abstract:Fluidless washer is a new type wash machine used for vehicle skin blank cleaning in the front of the press line. This paper introduces the application status of it at home and abroad .It also made a comparison between Fluidless washer and the traditional washing machine in performance and practical application. At last the result indicates that the fluidless washer has a distinct advantage over the traditional washing machine on cleaning performance and use economy.
关键词:干式,清洗机,冲压线,润滑 ;
Key word :Fluidless, washing machine, press line, lubrication.
01. 概述
目前, 对于乘用车产品, 客户对其外观质量要
求甚高, 作为整车制造商, 在冲压生产中确保汽车
外覆盖件的品质十分重要。

而对于汽车制造四大工
艺之首的冲压来讲, 对冲压件外观质量影响最大的
就是板料的表面清洁质量。

目前对于冲压生产中, 对板料清洁质量控制主要有两道工序, 其一为开卷落料线配置清洗机对卷料带进行清洗, 其二为在板料进压力
机之前进行清洗 (在线清洗和离线清洗。

而对于后者目前最主流的形式是在冲压线线首配置一台湿式清洗机, 附着在板料上下表面的那些会影响工艺要求的微粒, 在板料经过清洗机时, 便会被清除掉, 此后, 再将清洁好后的板料送入到压力机中制件。

而上述所谓的湿式清洗机即是采用专用的清洗油对汽车外覆盖件板坯进行清洗, 其结构及原理如图 1、图 2所示。

图 1 SMT清洗机
图 2 四辊湿式清洗机原理图
而与之相对的干式清洗机则采用了以皮带刷为核心的清洗元件颠覆了湿式清洗机的原理和结构, 如图 3、图 4所示。

据统计目前干式清洗机作为一种新设备和新技术也已陆续在国内外得到了推广和应用。

图 3 干式清洗机总体结构
引入辊挤干辊 1 2 喷油嘴 1 喷油嘴 2
清洗带刷
图 4 干式清洗机局部结构
02. 干式清洗机与湿式清洗机的国内外应用现状干式清洗机作为一种新设备, 相对于湿式清洗机有其自身的特点与优势, 因而在国外诸多整车厂得到了应用, 欧洲车企有包括奔驰、宝马、大众 (奥迪、萨博、欧宝、沃尔沃等汽车公司。

美国的通用、福特等汽车公司以及日本本田等至今均有 1-6年的应用历史, 其中通用在
北美已有 4个工厂采用该设备。

国内沈阳宝马、成都吉利 -沃尔沃和北京奔驰等也开始引入了相关的应用。

03. 干式清洗机的原理及核心结构
干式清洗机原理是通过上下布置的两套皮带刷对板料表面进行清洁, 如图 5所示。

两套皮带刷运动方向与板料运动方向垂直, 皮带刷前后具有压紧板料的引入夹持辊轮,待板料通过皮带刷区域, 其上的污垢通过皮带刷表面的刷毛进行清理。

而皮带刷本身的清洁是通过三道工序进行处理, 如图 4和图 6所示:1、通过一组旋转的机械打松装置将附着在皮带刷毛上污垢进行打松, 同时对于大颗粒的污渍亦可抛出。

2、待污渍被打松后,高压空气进行强制的喷流,将污渍清理出皮带刷表面。

3、被打松清理掉的污渍通过中央真空抽吸系统将分离出来, 从而实现皮带刷的自洁。

清洁喷射液的作用机理是使得污渍在被强制清理时更易于被清洁。

图 5 干式清洗机清洗原理
图 6 干式清洗机内部结构图
04. 干式与湿式清洗机的功能及性能的对比据相关实验数据表明,干式清洗机对所有微粒的平均清除率达 98.4%以上, 大于 50微米的微粒清除率达 99.6%,而大于100微米的微粒其清洁能力几近 100%。

而传统湿式清洗机总体平均清洁能力一般在 97.6%。

如图 7是福特墨西哥 Cuautitlin 工厂于 2009年在 6个月中对湿式与干式清洗机分别做的 20次和 35次清洗试验的统计结果散点图,实验结果显示湿式清洗机的平均清除率为 91.5%。

而干式清洗机的平均清除率达到 99.0%,干式清洗机的清洗性能明显的优于传统湿式清洗机。

机械打松除污真空抽吸系统
高压空气
湿式清洗机对微粒的平均清除率 91.5%
干式清洗机对微粒的平均清除率达 99.0%
图 7干式与湿式清洗机清洗效果实验对比
另根据 GM 北美的 Arlington 工厂在 2013年 2月到 3月份一个月期间对干式
清洗机在做钢板和铝板件的清洗时得出的一项总的实验测试数据, 统计结果如表 1: 表 1: GMNA对干式清洗机的实验测试统计结果
当然不同车企的生产制造工艺的差异性、各种零件要求的不同, 对于板料表面污垢微粒的尺寸控制要求亦有差异, 因此对干式清洗机的清洁能力的要求
亦有所差别, 但总体来说, 干式清洗机的清洁效果优于传统湿式清洗机, 是一款性能良好的清洗设备。

05. 干式与湿式清洗机的应用成本对比
传统湿式清洗机因其清洗的机理是在板料上喷油之后通过刷辊对板料进行刷洗最后经过挤干辊去除一部分清洗油,因而,此处附着在板料表面的一部分清洗油充当了润滑油的角色。

但是在干式清洗机中则不具备此功能, 因而常规上须配置一台涂油机与干式清洗机进行搭配使用,以满足生产的需要。

在设备的初期投入方面,湿式清洗机的前期投资费用约
为 500万以上,干式清洗机与涂油机共计投资约为 410万;在设备的备件费用方面,据相关的使用经验与统计,湿式清洗机年均维护费用约 59.4万 (10年期统计 , 而对于干式清洗机, 其预期的年均费用在 16万左右, 表 2为干式清洗机与湿式清洗机的投资和备件费用对比情况;而对于润滑油耗投资,因涂油机本身的专业性,相比湿式清洗机的普适润滑的耗油情况以及零件的成形上更具优势。

另对于设备的运营费用,干式清洗机和涂油机的运行总功耗亦低于传统的湿式清洗机,当然具体的定量对比分析尚待进一步的统计研究。

表 2:干式和湿式清洗机的投资及年均备件费用对比
湿式清洗机对微粒清除率(侧围外板
实验次数
清除率
清除率
干式清洗机对微粒清除率
实验次数
06. 结束语
通过对干式与湿式清洗机的技术原理及结构, 清洗效果以及应用成本上进行对比分析, 结果表明干式清洗机在清洗功能上与传统的湿式清洗机具备相同的效果, 甚至更优于湿式清洗机。

当然鉴于湿式清洗机兼具清洗和涂油功能, 干式清洗机尚
需与涂油机进行搭配使用。

另外在实际应用中, 对于设备的备件预算的投入, 干式清洗机也有着湿式清洗机不可比拟的优势。

[参考文献 ]
[1] 和瑞林; 刘吉辉; 苗金钟;机器人冲压自动化生产线的构成及技术特点 [J].金属加工 2012,5:11-13.
[2] 门勇; 姜向东 . 板材清洗涂油机的开发与应用 [J].山东机械, 1998, 3:29-30.
[3] 孟昭靖; 迟勇杰; 李国振 . 板料清洗涂油机及其技术改进设计 [J].锻压机
械 .2000.5:27-28 [4] 詹顺华 . 金属板料的拆垛、堆垛和清洗涂油自动化技术 [J ].锻压机械, 1998.10:31-32
作者:居跃峰—男, 1971年 11月,工程师,上海通用汽车整车制造部冲压设备经理,工业电气自动化作者单位:上海通用汽车有限公司整车制造工程部, Shanghai General Motors Co., Ltd. Vehicle manufacturing engineering department.。