趙 楠，高黨國(guó)

(陜西省機(jī)械研究院，陜西咸陽(yáng) 712000)

0 引言

鐵基粉末冶金件廣泛應(yīng)用于汽車，摩托車工業(yè)，作為齒輪、減震器零件、凸輪軸等，并且在其它領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［1］。由于制備鐵基粉末冶金件時(shí)，是以顆粒狀金屬粉末為原料，經(jīng)壓制、燒結(jié)制造而成的，因此粉末冶金制品內(nèi)部必然存在一定的孔隙，與熔鑄方法制得的材料相比，更容易發(fā)生銹蝕現(xiàn)象［2］。

鐵基粉末冶金制品一般含有10% ～30%空隙，一旦長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，尤其是潮濕的環(huán)境中，未經(jīng)任何處理的外表面極易發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重地影響了鐵基粉末制品的外觀［3］。因此在企業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，鐵基粉末冶金產(chǎn)品貯存封裝時(shí)防銹處理是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，通常所采用的防銹工藝為浸油防銹處理，但是鐵基粉末冶金制品在封裝時(shí)對(duì)表面防銹油含量是有一定要求的，因此產(chǎn)品在經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的浸油處理后仍需進(jìn)行脫油處理。為了提高產(chǎn)品封裝效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，企業(yè)迫切需要替代普通人工浸油與脫油繁瑣工序的自動(dòng)化設(shè)備，來(lái)簡(jiǎn)化鐵基粉末冶金產(chǎn)品防銹處理工序，提高生產(chǎn)效率。

筆者所論述的內(nèi)容是以某粉末冶金有限責(zé)任公司生產(chǎn)的同步器錐環(huán)產(chǎn)品浸油防銹處理工藝為背景，針對(duì)其人工浸油與脫油工序造成的油液浪費(fèi)及操作環(huán)境污染問(wèn)題，為其設(shè)計(jì)一種專用脫油設(shè)備來(lái)簡(jiǎn)化其防銹處理的工序，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)改善油液浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。

1 脫油機(jī)的工作原理及特點(diǎn)

1．1 工作原理

利用脫油桶旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力將工件表面的油液甩向外壁的四周，油液通過(guò)轉(zhuǎn)桶外壁的甩油孔流到儲(chǔ)油桶內(nèi)，最后回收到機(jī)體下方的油箱內(nèi)，并過(guò)濾以實(shí)現(xiàn)油液的二次利用，減少浪費(fèi)。

1．2 脫油工序

將一定數(shù)量的同步器錐環(huán)成品放入專用夾具內(nèi)，關(guān)閉回流管，先采用淋油管噴頭對(duì)其進(jìn)行一定時(shí)間的浸油處理，再打開回流管，待油液全部回流后，合上壓蓋，設(shè)定時(shí)間進(jìn)行脫油處理，當(dāng)脫油結(jié)束后依次將其取出進(jìn)行包裝處理，同時(shí)甩出的油液經(jīng)過(guò)濾回收到油箱，進(jìn)行循環(huán)利用。

1．3 特 點(diǎn)

(1)采用了固定工件的卡位夾具。可將一定數(shù)目的成品放入其中，進(jìn)行浸油和脫油處理，這樣可以防止金屬零件產(chǎn)品在脫油過(guò)程中的相互碰撞或磨損損傷，導(dǎo)致產(chǎn)品的報(bào)廢。

(2)油液的回收過(guò)濾及再利用。在成品防銹處理的過(guò)程中，需要浸油和脫油，其中消耗的油量很大，該項(xiàng)目脫油機(jī)設(shè)計(jì)有回油過(guò)濾裝置及油箱，可使脫油桶甩出的油液經(jīng)過(guò)濾器回收到油箱，進(jìn)行再利用，這樣在很大程度上可以減少油液的浪費(fèi)。

2 脫油機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

脫油機(jī)主要由機(jī)架、內(nèi)桶(脫油桶)、外桶(儲(chǔ)油桶)、壓蓋、電機(jī)、皮帶輪(大、小帶輪)、油箱、淋油與抽油裝置等組成。如圖1，2所示。

圖1 脫油機(jī)總結(jié)構(gòu)圖

圖2 脫油機(jī)俯視結(jié)構(gòu)

2．1 內(nèi)桶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

脫油機(jī)的內(nèi)桶為工作桶，工件要放入其中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)脫油。為了避免工件在高速旋轉(zhuǎn)下發(fā)生相互的碰撞或磨損，設(shè)計(jì)了夾塊和卡位環(huán)(如圖2所示)，來(lái)保證一定數(shù)量的工件無(wú)損脫油。

經(jīng)過(guò)計(jì)算和慣量分析，直徑Φ820的內(nèi)桶可安裝45個(gè)尼龍夾塊，夾塊兩邊夾角為8°，每?jī)蓚€(gè)夾塊之間桶壁上均勻開孔，用于甩油，每次旋轉(zhuǎn)脫油可放置45件同步器錐環(huán)。另外，為了避免旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)瞬間離心力的作用，造成工件與內(nèi)桶壁的碰撞，在每?jī)蓚€(gè)夾塊之間內(nèi)桶壁上粘接尼龍緩沖墊(如圖2所示)，并與桶壁一一對(duì)應(yīng)開孔，這樣既可起到緩沖作用，又可將油液順利甩出桶外。

一般對(duì)于旋轉(zhuǎn)部件都要進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下離心力是否平衡。根據(jù)旋轉(zhuǎn)內(nèi)桶設(shè)計(jì)的平衡精度要求，將加工完成后的內(nèi)桶，進(jìn)行了動(dòng)平衡試驗(yàn)，精度等級(jí)可達(dá)到G100。

脫油桶的壓蓋采用合頁(yè)轉(zhuǎn)軸的原理，將轉(zhuǎn)軸支架與外桶壁無(wú)縫焊接，蓋子一端與支架通過(guò)轉(zhuǎn)軸連接，對(duì)稱一端安裝手把和扣鎖。每次啟動(dòng)脫油機(jī)之前，須將蓋子合上后，用扣鎖鎖住，以防止工作時(shí)，意外發(fā)生。工作結(jié)束后，開啟蓋子時(shí)，為了便于取、放工件，必須固定蓋子的開啟角度，我們?cè)O(shè)計(jì)蓋子的最大開啟角度為110°，通過(guò)支架轉(zhuǎn)軸處安裝卡位塊的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，由于壓蓋自重的原因，為了便于操作者輕松開啟壓蓋，我們?cè)趬荷w轉(zhuǎn)軸處，連接了助力彈簧，可以在很大程度上減輕操作者的體力負(fù)擔(dān)。

2．2 機(jī)架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

脫油機(jī)機(jī)架采用的是四腿支撐結(jié)構(gòu)，每個(gè)支撐腿都采用Φ80熱軋無(wú)縫鋼管加工而成，機(jī)架橫、斜梁都采用8#槽鋼與支撐腿無(wú)縫焊接而成，機(jī)架頂部焊接軸承支座，機(jī)架左側(cè)橫梁焊接電機(jī)法蘭座連接板，支腿部位由高度可調(diào)的固定蹄腳連接。如圖3，4。

選用加強(qiáng)尼龍材料的蹄腳座，蹄腳座底部均為硬質(zhì)橡膠，在脫油機(jī)工作過(guò)程中可以吸收機(jī)體振動(dòng)和對(duì)地面的沖擊，起到減震的作用。

圖3 機(jī)架焊接結(jié)構(gòu)

圖4 機(jī)架俯視焊接結(jié)構(gòu)

2．3 油箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

脫油機(jī)的油箱與機(jī)體是分離的，為了便于工人操作，將油箱設(shè)計(jì)在可移動(dòng)的小車上。油箱主要由主油箱、副油箱及油泵組成，如圖5所示。

圖5 油箱小車結(jié)構(gòu)

主油箱用于回收脫油桶甩出的油液，擋油板用于阻擋沉淀雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾后，流回副油箱，通過(guò)油泵將油液重新利用?？梢栽谝欢ǔ潭壬辖档陀鸵旱睦速M(fèi)。為了便于維修，油泵和過(guò)濾網(wǎng)等部件都可方便拆卸清洗、維修。

3 脫油機(jī)的電氣控制原理

脫油機(jī)是利用電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪帶動(dòng)脫油桶高速旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)工件脫油處理的目的。

3．1 電機(jī)的選配

根據(jù)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)的要求，選用交流380 V、50 Hz，功率2．2 kW，轉(zhuǎn)速1 410 r/min的電磁制動(dòng)三相異步電機(jī)，通過(guò)皮帶輪1∶2的傳動(dòng)比，可達(dá)到脫油桶的轉(zhuǎn)速要求。為了避免脫油桶在工作結(jié)束后，不能及時(shí)停止旋轉(zhuǎn)，選用帶有電磁制動(dòng)原理的電機(jī)，能保證在脫油機(jī)斷電后10 s內(nèi)完成制動(dòng)停車，并且能保證在不通電的情況下實(shí)現(xiàn)自鎖，不會(huì)因外力作用隨意旋轉(zhuǎn)。這樣既可提高脫油機(jī)的工作效率，又可保證操作的安全性。

3．2 脫油機(jī)的時(shí)間控制

脫油機(jī)在生產(chǎn)工作當(dāng)中，為了提高工作效率，完成工件每次的脫油處理，時(shí)間必須是可調(diào)的。因此，在脫油機(jī)的電器控制系統(tǒng)中增加了時(shí)間繼電器(即定時(shí)器)可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間設(shè)置功能，所選時(shí)間繼電器的最大延時(shí)時(shí)間為360 s，操作者可以根據(jù)最佳脫油效果的時(shí)間進(jìn)行設(shè)定。

4 生產(chǎn)應(yīng)用

2012年6月為某粉末冶金有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)了一臺(tái)針對(duì)同步器錐環(huán)產(chǎn)品淋油防銹處理的脫油機(jī)，通過(guò)在淋油車間一個(gè)月的生產(chǎn)試運(yùn)行，很大程度上解決了車間油液浪費(fèi)和污染問(wèn)題，根據(jù)防銹油使用記錄，平均每天可節(jié)約用油1 L左右。同時(shí)簡(jiǎn)化了淋油防銹工藝，提高了工作效率，降低了人工成本，在使用之前，淋油防銹處理工藝需要2～3人來(lái)完成;使用后，只需1人就可完成淋油防銹處理的整個(gè)過(guò)程。

由于金屬制品的防銹處理，對(duì)防銹油層的厚度有一定的要求，因此，經(jīng)脫油機(jī)脫油處理后的產(chǎn)品，表面油層厚度經(jīng)過(guò)檢測(cè)符合企業(yè)封裝要求。

5 結(jié)語(yǔ)

由于脫油機(jī)的投入使用，使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到了很大提高，同時(shí)節(jié)約了生產(chǎn)成本，降低了人工成本。在滿足企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，減少了浪費(fèi)，并在很大程度上解決了生產(chǎn)環(huán)境污染問(wèn)題，極大地改善了勞動(dòng)者的生產(chǎn)操作環(huán)境。既順應(yīng)了企業(yè)文明生產(chǎn)要求，又提高了生產(chǎn)管理水平。

［1］ 毛志強(qiáng)．粉末冶金零件在汽車上的應(yīng)用［J］．粉末冶金工業(yè)，2003，13(1):8 －11．

［2］ 王鴻灝．鐵基粉末冶金制品發(fā)黑處理新工藝［J］．粉末冶金工業(yè)，1996，6(3):33 －34．

［3］ 司朝霞，方 景，陳 剛．鐵基粉末冶金件的防銹措施研究［J］．熱加工工藝，2007，36(24):71－72．