摘要:抛丸机主要利用抛丸机内叶片的高速旋转,将钢丸高速抛出,使钢丸获得一定的线速度和能量,进而击打到工件表面上,以达到去除工件表面锈蚀,减低工件内应力的目的。抛丸机主要由偷送棍道、抛丸器、清理室、螺旋偷送器、提升机、分离器、除尘系统、供丸系统等组成。本文主要提出了一种吊挂环轨式抛丸生产线的设计方法,该生产线可以实现对某些工件的抛丸处理,改善外观,提高产品质量。

1、引言：

  抛丸机通过一种或多种砂料来打击金属的表面,消除金属表面的一些附着物,如铁锈,防止锈蚀,改善外观,从而提高产品质量。抛丸介质可以是各种规格的砂、碳化硅颗粒、小钢球等。抛丸机抛出的钢砂通过叶片旋转,打击到物体的表面,去除工件表面锈蚀。抛喷丸清理技术的发展历程如同其他行业技术的发展一样,经历了从仿制到自行开发至快速发展的一个漫长的过程。第一台抛丸机制成于上世纪30年代,我国在60年代初设计生产了一台Q3110滚筒式抛丸清理机。现阶段,相继出现了形式多样的清理机,如通过式抛丸清理机、转台式清理机、吊钩式清理机、履带式清理机、滚筒式清理机、链式清理机、喷丸式抛丸清理机等,在技术发展趋势上主要是结合新技术(如先进的虚拟制造技术、机器人技术)、使用新材料(如使用新材料解决耐磨问题)并与计算机技术(如软件开发)结合,从而实现抛丸机的智能化、电子化及红外远距离控制,实现全自动化清理。

  目前,中国已经有很多抛丸设备专业生产厂家,经过多年的研发,抛丸技术与装备日臻完善,性能不断提高,应用范围已从单纯的铸造业表面清理扩大到冶金矿山、机械制造、汽车拖拉机、兵器制造、轻纺机械、船舶车辆、航空宇航等不同行业,其工艺范围亦从铸锻件的表面清理扩展到金属结构件的强化、表面加工、抛喷丸成形等不同的领域。抛丸机大致分为5种,即履带式抛丸机、台车式抛丸机、路面抛丸机、钢管内壁抛丸机和吊钩式抛丸机。

2、吊挂环轨式抛丸生产线设计方案：

2.1、工件处理要求：

  被抛丸处理的工件性能参数如下:工件的材质为Q345,不规则形状,最大尺寸(长又宽又高)为8000X3400X1600,重量为6吨,生产节拍小于45分钟/挂。工件生产的产量为2000台件/年,工件清理效果达到GB8923一88A一BSa2.5标准。

2.2、抛丸机选型：

  根据工件的性能参数对抛丸机五种类型进行可行性分析。

  履带式抛丸机适合用于大中型生产工件的表面清理及强化,清理工件必须是单重在200gk以下的铸件。

  台车式抛丸机主要适合中小型工件的表面清理的批量生产,该设备适合于发动机连杆、齿轮、膜片、弹簧等的表面处理,广泛应用于铸造和汽车制造业,具有生产效率高,密封效果好,结构紧凑,装卸件方便,技术含量高等特点。

  路面抛丸机利用电机驱动,抛丸轮在高速旋转过程中产生离心力和风力,一定颗粒度的弹丸流入进丸管时(可以控制弹丸的流量)便被加速带入高速回转的分丸轮中,在离心力的作下,弹丸由分丸轮窗口抛出进入定向套,再经由定向套窗口(控制丸料的抛打方向)抛出,由高速回转的叶片拾起,并沿叶片之长度方向不断加速运动直至抛出,抛出的弹丸形成一定的扇型流束,冲击工作平面起着清理强化的作用。

  钢管内壁抛丸机采用喷丸技术来清理圆柱体的内壁,它是一种新型网管内壁喷丸清理机,它主要利用压缩空气作为动力,将弹丸加速产生一定的动能,喷打钢瓶内壁,当钢瓶定位于喷枪室时,喷枪会自动伸入各自的瓶内,喷枪在腔内上下移动,完成对瓶内壁全方位喷射清理,是气瓶行业选用最佳类型。

  吊钩式抛丸机作为抛丸清理机的标准机型,最大承载量达10000公斤,它的生产效率相当高,灵活性跨度也相当大,是理想的清理强化设备,主要适用于各种中、大型铸件、锻件、焊件、热处理件的表面处理,包括易碎和形状不规则的工件,它是用电动葫芦和轨道将工件吊挂起来,沿着轨道慢慢进入到抛丸机中进行抛丸的一种工艺方法,只要将工件的重心找好,就能将工件平稳的吊起,输送到抛丸机中进行抛丸,就能满足工件的性能要求。

  根据我们要处理工件的特点,只能采用吊钩式抛丸机生产线才能满足工件生产的要求。

2.3、轨道运行方式选择：

  直线往返式方式是工件进到抛丸室,采用原地回转进行抛丸,工件被抛完以后,电动葫芦和工件,将沿原路返回。该轨道运行方式虽然占地空间小,但由于第二个工件要等上一个工件出来并卸下来后才能开始吊挂、运行和抛丸,工作效率低,达不到2000台件/年的性能指标要求。

  环形轨道方式是指吊挂工件的轨道采用环形轨道。吊挂葫芦采用环链电动葫芦,因为葫芦在室体外运行,可采用普通的环链电动葫芦以减少成本。当第一个工件进行抛丸后,继续向前走,进到后密封室,第二个工件马上进入抛丸室进行抛丸,效率上是直线往返方式的一倍,所以这种轨道方式能够满足生产效率。环形轨道方式的缺点是占地空间相应的要大一些。

  根据所处理工件的需求,我们认为采用环形轨道方式能够满足处理工件的效率。

2.4、抛丸机生产线设计：

  抛丸机的机械结构如图1所示,主要包括室体、电器控制系统、吊挂输送机构、弹丸输送系统、电动上下料平车、气动吊拉对开门、抛丸器、提升机、除尘系统。为满足被抛工件的技术性能要求,抛丸机生产线各环节的设计参数如下。

(1)、室体：

  根据处理工件性能参数,轨道采用环轨进行输送工件,设计4个室体,分别是前密封室、抛丸室、后密封室和清理室。抛丸室的长度为3米、内部宽度为43米,壳体采用612mm钢板与方钢管焊接结构。前后密封室的长度均为8.5米、内部宽度大于4米、内部高度大于3.6米,密封室一端与抛丸室连接,另一端装有气动吊拉对开门,前后密封室均设有安全检修门,方便进入室体内部进行作业。清理室的长度为10米、内部宽度为6米、内部高度大于3.6米。

(2)、电器控制系统：

 电器控制系统采用自动和手动两种控制方式,正常运行状态下采用PLC自动控制方式,设备各部件按预先编好的程序进行顺序运行、安装调试、单个或几个功能部件运行,部件维修和试运转时采用手动控制方式。

(3)、吊挂输送机构：

  环形轨道采用的工字钢型号为36b,轨道总长度大于100米,电动葫芦的供电及控制采用环形滑触线方式;设有10个钢丝绳电动葫芦和5个一次吊具,起吊工件的方式为两个电动葫芦同时起吊一个平衡梁,平衡梁下面挂工件。葫芦通过平衡梁吊装工件后快速运行至抛丸室,慢速(变频调速)通过抛射区,完成抛丸清理工作。

(4)、弹丸输送系统：

  螺旋输送器由减速机,螺旋轴,输送罩,带座轴承等组成。螺旋轴上装有脉冲轮,可检测跟踪螺旋的工作状态,一旦出现堵塞不转等故障时,马上将信号反馈至PLC,报警或逐步停车,以保证设备的安全运转。

(5)、电动上下料平车：

  清理设备采用电动平车上下料,平车在专用轨道上行走,平车上设有驱动系统,由拖链拖线提供电源。平车主要由台面、行走机构等组成,载重量为10吨,台面尺寸8又2.4米。

(6)、气动吊拉对开门：

  前密封室外端,后密封室与清丸室之间,清丸室外端共设有3个气动吊拉对开门,两扇大门均采用吊挂方式,通过滑架将门体悬挂在大门顶部的工字钢上,门体下面设有导向轮,大门的开关采用气缸驱动。

(7)、抛丸器：

  叶轮体径向跳动≤0.15mm,端面跳动≤0.05mm,动平衡检测≤15N.mm,主轴承座空运转1小时温升簇35℃。

(8)、提升机：

  提升机由减速机,制动电机,上下滚筒,7层聚酷芯高强度传动带,料斗,封闭罩壳和涨紧装置等组成。提升机的下部轴上装有脉冲轮,可检测跟踪提升机的工作状态,一旦出现提升机皮带松弛打滑或堵塞不转等故障时,马上将信号反馈至PLC,报警或逐步停车,以保证设备的安全运转。

(9)、除尘系统：

  设备总除尘风量约为66000耐h/,除尘点分别是抛丸室,前后密封室,清理室和分离器。除尘效率为99%以上,粉尘排放浓度小于等于100mg/m3,设备运行过程中,由本设备造成的周围空气中粉尘含量小于10mg/耐,设备噪声低于93dB,完全符合国家环保标准。

3、结论：

  抛丸机利用抛丸机内叶片的高速旋转,将砂料高速抛出,击打到工件表面上,去除工件表面锈蚀,改善产品外观,提高产品质量。本文根据待处理工件的技术性能参数设计了一种抛丸机生产线,该抛丸机采用吊挂环轨道运行方式,能够实现对特定工件的抛丸处理。