摘要:拋丸機主要利用拋丸機內葉片的高速旋轉,將鋼丸高速拋出,使鋼丸獲得一定的線速度和能量,進而擊打到工件表面上,以達到去除工件表面銹蝕,減低工件內應力的目的。拋丸機主要由偷送棍道、拋丸器、清理室、螺旋偷送器、提升機、分離器、除塵系統、供丸系統等組成。本文主要提出了一種吊掛環軌式拋丸生產線的設計方法,該生產線可以實現對某些工件的拋丸處理,改善外觀,提高產品質量。

1、引言：

  拋丸機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,從而提高產品質量。拋丸介質可以是各種規格的砂、碳化硅顆粒、小鋼球等。拋丸機拋出的鋼砂通過葉片旋轉,打擊到物體的表面,去除工件表面銹蝕。拋噴丸清理技術的發展歷程如同其他行業技術的發展一樣,經歷了從仿制到自行開發至快速發展的一個漫長的過程。第一臺拋丸機制成于上世紀30年代,我國在60年代初設計生產了一臺Q3110滾筒式拋丸清理機。現階段,相繼出現了形式多樣的清理機,如通過式拋丸清理機、轉臺式清理機、吊鉤式清理機、履帶式清理機、滾筒式清理機、鏈式清理機、噴丸式拋丸清理機等,在技術發展趨勢上主要是結合新技術(如先進的虛擬制造技術、機器人技術)、使用新材料(如使用新材料解決耐磨問題)并與計算機技術(如軟件開發)結合,從而實現拋丸機的智能化、電子化及紅外遠距離控制,實現全自動化清理。

  目前,中國已經有很多拋丸設備專業生產廠家,經過多年的研發,拋丸技術與裝備日臻完善,性能不斷提高,應用范圍已從單純的鑄造業表面清理擴大到冶金礦山、機械制造、汽車拖拉機、兵器制造、輕紡機械、船舶車輛、航空宇航等不同行業,其工藝范圍亦從鑄鍛件的表面清理擴展到金屬結構件的強化、表面加工、拋噴丸成形等不同的領域。拋丸機大致分為5種,即履帶式拋丸機、臺車式拋丸機、路面拋丸機、鋼管內壁拋丸機和吊鉤式拋丸機。

2、吊掛環軌式拋丸生產線設計方案：

2.1、工件處理要求：

  被拋丸處理的工件性能參數如下:工件的材質為Q345,不規則形狀,最大尺寸(長又寬又高)為8000X3400X1600,重量為6噸,生產節拍小于45分鐘/掛。工件生產的產量為2000臺件/年,工件清理效果達到GB8923一88A一BSa2.5標準。

2.2、拋丸機選型：

  根據工件的性能參數對拋丸機五種類型進行可行性分析。

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

  臺車式拋丸機主要適合中小型工件的表面清理的批量生產,該設備適合于發動機連桿、齒輪、膜片、彈簧等的表面處理,廣泛應用于鑄造和汽車制造業,具有生產效率高,密封效果好,結構緊湊,裝卸件方便,技術含量高等特點。

  路面拋丸機利用電機驅動,拋丸輪在高速旋轉過程中產生離心力和風力,一定顆粒度的彈丸流入進丸管時(可以控制彈丸的流量)便被加速帶入高速回轉的分丸輪中,在離心力的作下,彈丸由分丸輪窗口拋出進入定向套,再經由定向套窗口(控制丸料的拋打方向)拋出,由高速回轉的葉片拾起,并沿葉片之長度方向不斷加速運動直至拋出,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化的作用。

  鋼管內壁拋丸機采用噴丸技術來清理圓柱體的內壁,它是一種新型網管內壁噴丸清理機,它主要利用壓縮空氣作為動力,將彈丸加速產生一定的動能,噴打鋼瓶內壁,當鋼瓶定位于噴槍室時,噴槍會自動伸入各自的瓶內,噴槍在腔內上下移動,完成對瓶內壁全方位噴射清理,是氣瓶行業選用最佳類型。

  吊鉤式拋丸機作為拋丸清理機的標準機型,最大承載量達10000公斤,它的生產效率相當高,靈活性跨度也相當大,是理想的清理強化設備,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則的工件,它是用電動葫蘆和軌道將工件吊掛起來,沿著軌道慢慢進入到拋丸機中進行拋丸的一種工藝方法,只要將工件的重心找好,就能將工件平穩的吊起,輸送到拋丸機中進行拋丸,就能滿足工件的性能要求。

  根據我們要處理工件的特點,只能采用吊鉤式拋丸機生產線才能滿足工件生產的要求。

2.3、軌道運行方式選擇：

  直線往返式方式是工件進到拋丸室,采用原地回轉進行拋丸,工件被拋完以后,電動葫蘆和工件,將沿原路返回。該軌道運行方式雖然占地空間小,但由于第二個工件要等上一個工件出來并卸下來后才能開始吊掛、運行和拋丸,工作效率低,達不到2000臺件/年的性能指標要求。

  環形軌道方式是指吊掛工件的軌道采用環形軌道。吊掛葫蘆采用環鏈電動葫蘆,因為葫蘆在室體外運行,可采用普通的環鏈電動葫蘆以減少成本。當第一個工件進行拋丸后,繼續向前走,進到后密封室,第二個工件馬上進入拋丸室進行拋丸,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效率。環形軌道方式的缺點是占地空間相應的要大一些。

  根據所處理工件的需求,我們認為采用環形軌道方式能夠滿足處理工件的效率。

2.4、拋丸機生產線設計：

  拋丸機的機械結構如圖1所示,主要包括室體、電器控制系統、吊掛輸送機構、彈丸輸送系統、電動上下料平車、氣動吊拉對開門、拋丸器、提升機、除塵系統。為滿足被拋工件的技術性能要求,拋丸機生產線各環節的設計參數如下。

(1)、室體：

  根據處理工件性能參數,軌道采用環軌進行輸送工件,設計4個室體,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、內部寬度為43米,殼體采用612mm鋼板與方鋼管焊接結構。前后密封室的長度均為8.5米、內部寬度大于4米、內部高度大于3.6米,密封室一端與拋丸室連接,另一端裝有氣動吊拉對開門,前后密封室均設有安全檢修門,方便進入室體內部進行作業。清理室的長度為10米、內部寬度為6米、內部高度大于3.6米。

(2)、電器控制系統：

 電器控制系統采用自動和手動兩種控制方式,正常運行狀態下采用PLC自動控制方式,設備各部件按預先編好的程序進行順序運行、安裝調試、單個或幾個功能部件運行,部件維修和試運轉時采用手動控制方式。

(3)、吊掛輸送機構：

  環形軌道采用的工字鋼型號為36b,軌道總長度大于100米,電動葫蘆的供電及控制采用環形滑觸線方式;設有10個鋼絲繩電動葫蘆和5個一次吊具,起吊工件的方式為兩個電動葫蘆同時起吊一個平衡梁,平衡梁下面掛工件。葫蘆通過平衡梁吊裝工件后快速運行至拋丸室,慢速(變頻調速)通過拋射區,完成拋丸清理工作。

(4)、彈丸輸送系統：

  螺旋輸送器由減速機,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,一旦出現堵塞不轉等故障時,馬上將信號反饋至PLC,報警或逐步停車,以保證設備的安全運轉。

(5)、電動上下料平車：

  清理設備采用電動平車上下料,平車在專用軌道上行走,平車上設有驅動系統,由拖鏈拖線提供電源。平車主要由臺面、行走機構等組成,載重量為10噸,臺面尺寸8又2.4米。

(6)、氣動吊拉對開門：

  前密封室外端,后密封室與清丸室之間,清丸室外端共設有3個氣動吊拉對開門,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,門體下面設有導向輪,大門的開關采用氣缸驅動。

(7)、拋丸器：

  葉輪體徑向跳動≤0.15mm,端面跳動≤0.05mm,動平衡檢測≤15N.mm,主軸承座空運轉1小時溫升簇35℃。

(8)、提升機：

  提升機由減速機,制動電機,上下滾筒,7層聚酷芯高強度傳動帶,料斗,封閉罩殼和漲緊裝置等組成。提升機的下部軸上裝有脈沖輪,可檢測跟蹤提升機的工作狀態,一旦出現提升機皮帶松弛打滑或堵塞不轉等故障時,馬上將信號反饋至PLC,報警或逐步停車,以保證設備的安全運轉。

(9)、除塵系統：

  設備總除塵風量約為66000耐h/,除塵點分別是拋丸室,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,設備運行過程中,由本設備造成的周圍空氣中粉塵含量小于10mg/耐,設備噪聲低于93dB,完全符合國家環保標準。

3、結論：

  拋丸機利用拋丸機內葉片的高速旋轉,將砂料高速拋出,擊打到工件表面上,去除工件表面銹蝕,改善產品外觀,提高產品質量。本文根據待處理工件的技術性能參數設計了一種拋丸機生產線,該拋丸機采用吊掛環軌道運行方式,能夠實現對特定工件的拋丸處理。