摘要:拋丸機(jī)主要利用拋丸機(jī)內(nèi)葉片的高速旋轉(zhuǎn),將鋼丸高速拋出,使鋼丸獲得一定的線速度和能量,進(jìn)而擊打到工件表面上,以達(dá)到去除工件表面銹蝕,減低工件內(nèi)應(yīng)力的目的。拋丸機(jī)主要由偷送棍道、拋丸器、清理室、螺旋偷送器、提升機(jī)、分離器、除塵系統(tǒng)、供丸系統(tǒng)等組成。本文主要提出了一種吊掛環(huán)軌式拋丸生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)方法,該生產(chǎn)線可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某些工件的拋丸處理,改善外觀,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1、引言：

  拋丸機(jī)通過一種或多種砂料來打擊金屬的表面,消除金屬表面的一些附著物,如鐵銹,防止銹蝕,改善外觀,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。拋丸介質(zhì)可以是各種規(guī)格的砂、碳化硅顆粒、小鋼球等。拋丸機(jī)拋出的鋼砂通過葉片旋轉(zhuǎn),打擊到物體的表面,去除工件表面銹蝕。拋噴丸清理技術(shù)的發(fā)展歷程如同其他行業(yè)技術(shù)的發(fā)展一樣,經(jīng)歷了從仿制到自行開發(fā)至快速發(fā)展的一個(gè)漫長的過程。第一臺(tái)拋丸機(jī)制成于上世紀(jì)30年代,我國在60年代初設(shè)計(jì)生產(chǎn)了一臺(tái)Q3110滾筒式拋丸清理機(jī)?，F(xiàn)階段,相繼出現(xiàn)了形式多樣的清理機(jī),如通過式拋丸清理機(jī)、轉(zhuǎn)臺(tái)式清理機(jī)、吊鉤式清理機(jī)、履帶式清理機(jī)、滾筒式清理機(jī)、鏈?zhǔn)角謇頇C(jī)、噴丸式拋丸清理機(jī)等,在技術(shù)發(fā)展趨勢上主要是結(jié)合新技術(shù)(如先進(jìn)的虛擬制造技術(shù)、機(jī)器人技術(shù))、使用新材料(如使用新材料解決耐磨問題)并與計(jì)算機(jī)技術(shù)(如軟件開發(fā))結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)拋丸機(jī)的智能化、電子化及紅外遠(yuǎn)距離控制,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化清理。

  目前,中國已經(jīng)有很多拋丸設(shè)備專業(yè)生產(chǎn)廠家,經(jīng)過多年的研發(fā),拋丸技術(shù)與裝備日臻完善,性能不斷提高,應(yīng)用范圍已從單純的鑄造業(yè)表面清理擴(kuò)大到冶金礦山、機(jī)械制造、汽車拖拉機(jī)、兵器制造、輕紡機(jī)械、船舶車輛、航空宇航等不同行業(yè),其工藝范圍亦從鑄鍛件的表面清理擴(kuò)展到金屬結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)化、表面加工、拋噴丸成形等不同的領(lǐng)域。拋丸機(jī)大致分為5種,即履帶式拋丸機(jī)、臺(tái)車式拋丸機(jī)、路面拋丸機(jī)、鋼管內(nèi)壁拋丸機(jī)和吊鉤式拋丸機(jī)。

2、吊掛環(huán)軌式拋丸生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方案：

2.1、工件處理要求：

  被拋丸處理的工件性能參數(shù)如下:工件的材質(zhì)為Q345,不規(guī)則形狀,最大尺寸(長又寬又高)為8000X3400X1600,重量為6噸,生產(chǎn)節(jié)拍小于45分鐘/掛。工件生產(chǎn)的產(chǎn)量為2000臺(tái)件/年,工件清理效果達(dá)到GB8923一88A一BSa2.5標(biāo)準(zhǔn)。

2.2、拋丸機(jī)選型：

  根據(jù)工件的性能參數(shù)對(duì)拋丸機(jī)五種類型進(jìn)行可行性分析。

  履帶式拋丸機(jī)適合用于大中型生產(chǎn)工件的表面清理及強(qiáng)化,清理工件必須是單重在200gk以下的鑄件。

  臺(tái)車式拋丸機(jī)主要適合中小型工件的表面清理的批量生產(chǎn),該設(shè)備適合于發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、齒輪、膜片、彈簧等的表面處理,廣泛應(yīng)用于鑄造和汽車制造業(yè),具有生產(chǎn)效率高,密封效果好,結(jié)構(gòu)緊湊,裝卸件方便,技術(shù)含量高等特點(diǎn)。

  路面拋丸機(jī)利用電機(jī)驅(qū)動(dòng),拋丸輪在高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力和風(fēng)力,一定顆粒度的彈丸流入進(jìn)丸管時(shí)(可以控制彈丸的流量)便被加速帶入高速回轉(zhuǎn)的分丸輪中,在離心力的作下,彈丸由分丸輪窗口拋出進(jìn)入定向套,再經(jīng)由定向套窗口(控制丸料的拋打方向)拋出,由高速回轉(zhuǎn)的葉片拾起,并沿葉片之長度方向不斷加速運(yùn)動(dòng)直至拋出,拋出的彈丸形成一定的扇型流束,沖擊工作平面起著清理強(qiáng)化的作用。

  鋼管內(nèi)壁拋丸機(jī)采用噴丸技術(shù)來清理圓柱體的內(nèi)壁,它是一種新型網(wǎng)管內(nèi)壁噴丸清理機(jī),它主要利用壓縮空氣作為動(dòng)力,將彈丸加速產(chǎn)生一定的動(dòng)能,噴打鋼瓶內(nèi)壁,當(dāng)鋼瓶定位于噴槍室時(shí),噴槍會(huì)自動(dòng)伸入各自的瓶內(nèi),噴槍在腔內(nèi)上下移動(dòng),完成對(duì)瓶內(nèi)壁全方位噴射清理,是氣瓶行業(yè)選用最佳類型。

  吊鉤式拋丸機(jī)作為拋丸清理機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型,最大承載量達(dá)10000公斤,它的生產(chǎn)效率相當(dāng)高,靈活性跨度也相當(dāng)大,是理想的清理強(qiáng)化設(shè)備,主要適用于各種中、大型鑄件、鍛件、焊件、熱處理件的表面處理,包括易碎和形狀不規(guī)則的工件,它是用電動(dòng)葫蘆和軌道將工件吊掛起來,沿著軌道慢慢進(jìn)入到拋丸機(jī)中進(jìn)行拋丸的一種工藝方法,只要將工件的重心找好,就能將工件平穩(wěn)的吊起,輸送到拋丸機(jī)中進(jìn)行拋丸,就能滿足工件的性能要求。

  根據(jù)我們要處理工件的特點(diǎn),只能采用吊鉤式拋丸機(jī)生產(chǎn)線才能滿足工件生產(chǎn)的要求。

2.3、軌道運(yùn)行方式選擇：

  直線往返式方式是工件進(jìn)到拋丸室,采用原地回轉(zhuǎn)進(jìn)行拋丸,工件被拋完以后,電動(dòng)葫蘆和工件,將沿原路返回。該軌道運(yùn)行方式雖然占地空間小,但由于第二個(gè)工件要等上一個(gè)工件出來并卸下來后才能開始吊掛、運(yùn)行和拋丸,工作效率低,達(dá)不到2000臺(tái)件/年的性能指標(biāo)要求。

  環(huán)形軌道方式是指吊掛工件的軌道采用環(huán)形軌道。吊掛葫蘆采用環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆,因?yàn)楹J在室體外運(yùn)行,可采用普通的環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆以減少成本。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)工件進(jìn)行拋丸后,繼續(xù)向前走,進(jìn)到后密封室,第二個(gè)工件馬上進(jìn)入拋丸室進(jìn)行拋丸,效率上是直線往返方式的一倍,所以這種軌道方式能夠滿足生產(chǎn)效率。環(huán)形軌道方式的缺點(diǎn)是占地空間相應(yīng)的要大一些。

  根據(jù)所處理工件的需求,我們認(rèn)為采用環(huán)形軌道方式能夠滿足處理工件的效率。

2.4、拋丸機(jī)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)：

  拋丸機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要包括室體、電器控制系統(tǒng)、吊掛輸送機(jī)構(gòu)、彈丸輸送系統(tǒng)、電動(dòng)上下料平車、氣動(dòng)吊拉對(duì)開門、拋丸器、提升機(jī)、除塵系統(tǒng)。為滿足被拋工件的技術(shù)性能要求,拋丸機(jī)生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)參數(shù)如下。

(1)、室體：

  根據(jù)處理工件性能參數(shù),軌道采用環(huán)軌進(jìn)行輸送工件,設(shè)計(jì)4個(gè)室體,分別是前密封室、拋丸室、后密封室和清理室。拋丸室的長度為3米、內(nèi)部寬度為43米,殼體采用612mm鋼板與方鋼管焊接結(jié)構(gòu)。前后密封室的長度均為8.5米、內(nèi)部寬度大于4米、內(nèi)部高度大于3.6米,密封室一端與拋丸室連接,另一端裝有氣動(dòng)吊拉對(duì)開門,前后密封室均設(shè)有安全檢修門,方便進(jìn)入室體內(nèi)部進(jìn)行作業(yè)。清理室的長度為10米、內(nèi)部寬度為6米、內(nèi)部高度大于3.6米。

(2)、電器控制系統(tǒng)：

 電器控制系統(tǒng)采用自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式,正常運(yùn)行狀態(tài)下采用PLC自動(dòng)控制方式,設(shè)備各部件按預(yù)先編好的程序進(jìn)行順序運(yùn)行、安裝調(diào)試、單個(gè)或幾個(gè)功能部件運(yùn)行,部件維修和試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采用手動(dòng)控制方式。

(3)、吊掛輸送機(jī)構(gòu)：

  環(huán)形軌道采用的工字鋼型號(hào)為36b,軌道總長度大于100米,電動(dòng)葫蘆的供電及控制采用環(huán)形滑觸線方式;設(shè)有10個(gè)鋼絲繩電動(dòng)葫蘆和5個(gè)一次吊具,起吊工件的方式為兩個(gè)電動(dòng)葫蘆同時(shí)起吊一個(gè)平衡梁,平衡梁下面掛工件。葫蘆通過平衡梁吊裝工件后快速運(yùn)行至拋丸室,慢速(變頻調(diào)速)通過拋射區(qū),完成拋丸清理工作。

(4)、彈丸輸送系統(tǒng)：

  螺旋輸送器由減速機(jī),螺旋軸,輸送罩,帶座軸承等組成。螺旋軸上裝有脈沖輪,可檢測跟蹤螺旋的工作狀態(tài),一旦出現(xiàn)堵塞不轉(zhuǎn)等故障時(shí),馬上將信號(hào)反饋至PLC,報(bào)警或逐步停車,以保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

(5)、電動(dòng)上下料平車：

  清理設(shè)備采用電動(dòng)平車上下料,平車在專用軌道上行走,平車上設(shè)有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),由拖鏈拖線提供電源。平車主要由臺(tái)面、行走機(jī)構(gòu)等組成,載重量為10噸,臺(tái)面尺寸8又2.4米。

(6)、氣動(dòng)吊拉對(duì)開門：

  前密封室外端,后密封室與清丸室之間,清丸室外端共設(shè)有3個(gè)氣動(dòng)吊拉對(duì)開門,兩扇大門均采用吊掛方式,通過滑架將門體懸掛在大門頂部的工字鋼上,門體下面設(shè)有導(dǎo)向輪,大門的開關(guān)采用氣缸驅(qū)動(dòng)。

(7)、拋丸器：

  葉輪體徑向跳動(dòng)≤0.15mm,端面跳動(dòng)≤0.05mm,動(dòng)平衡檢測≤15N.mm,主軸承座空運(yùn)轉(zhuǎn)1小時(shí)溫升簇35℃。

(8)、提升機(jī)：

  提升機(jī)由減速機(jī),制動(dòng)電機(jī),上下滾筒,7層聚酷芯高強(qiáng)度傳動(dòng)帶,料斗,封閉罩殼和漲緊裝置等組成。提升機(jī)的下部軸上裝有脈沖輪,可檢測跟蹤提升機(jī)的工作狀態(tài),一旦出現(xiàn)提升機(jī)皮帶松弛打滑或堵塞不轉(zhuǎn)等故障時(shí),馬上將信號(hào)反饋至PLC,報(bào)警或逐步停車,以保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

(9)、除塵系統(tǒng)：

  設(shè)備總除塵風(fēng)量約為66000耐h/,除塵點(diǎn)分別是拋丸室,前后密封室,清理室和分離器。除塵效率為99%以上,粉塵排放濃度小于等于100mg/m3,設(shè)備運(yùn)行過程中,由本設(shè)備造成的周圍空氣中粉塵含量小于10mg/耐,設(shè)備噪聲低于93dB,完全符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

3、結(jié)論：

  拋丸機(jī)利用拋丸機(jī)內(nèi)葉片的高速旋轉(zhuǎn),將砂料高速拋出,擊打到工件表面上,去除工件表面銹蝕,改善產(chǎn)品外觀,提高產(chǎn)品質(zhì)量。本文根據(jù)待處理工件的技術(shù)性能參數(shù)設(shè)計(jì)了一種拋丸機(jī)生產(chǎn)線,該拋丸機(jī)采用吊掛環(huán)軌道運(yùn)行方式,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特定工件的拋丸處理。