韓冰 李海

摘 要：介紹了一種拖拉機駕駛室拋丸工藝的應用，使用拋丸工藝替代酸洗工藝進行拖拉機駕駛室的表面處理，保證涂裝前駕駛室表面質量。

關鍵詞：拋丸；拖拉機駕駛室；工藝方案

1 實施背景

隨著制造水平的提高，拖拉機的外觀油漆質量已經(jīng)成為了各個制造廠家提升自身競爭力的一項重要指標。為了適應三年不失光不失色的質量要求，涂裝前的駕駛室表面必須處理干凈，不得存在任何的油污和銹蝕情況。

我公司為傳統(tǒng)制造業(yè)，采用零件表面處理的方法有酸洗和人工打磨兩種工藝。隨著國家對環(huán)保要求日益嚴格，酸洗處理在處理過程中容易產(chǎn)品較大的環(huán)境污染，已經(jīng)逐漸被取締使用。人工除銹的方法在處理過程中雖然不會產(chǎn)生較大的環(huán)境污染，但是對打磨人員的職業(yè)健康有一定的危害，且打磨處理效率很低，不適合大批量連續(xù)作業(yè)。為了能夠大批量對零件表面進行處理，保證拖拉機駕駛室表面質量能夠滿足涂裝工藝A類面的質量標準，“全面地覆蓋著氧化皮而幾乎沒有鐵銹的鋼材表面”，最終確定采用駕駛室總成整體拋丸工藝來替代零件酸洗和人工打磨工藝。

經(jīng)過市場調研，發(fā)現(xiàn)國內駕駛室生產(chǎn)廠家采用拋丸工藝對焊接完成的駕駛室骨架進行表面處理，僅對駕駛室骨架進行拋丸，駕駛室骨架總成上的薄板件拋丸變形的問題無法解決。由于我公司生產(chǎn)布局限制，以及配套主機廠生產(chǎn)量較大，僅對駕駛室骨架進行拋丸，不能很好的形成批量生產(chǎn)能力。需要確定一種拖拉機駕駛拋丸方案，既能滿足駕駛室表面處理效果還具有較高的拋丸效率。

2 所需處理產(chǎn)品分析

1）設備要能夠滿足我公司生產(chǎn)所有駕駛室總成的整體拋丸。經(jīng)過駕駛室總成外形尺寸分析，拖拉機駕駛室最大尺寸不超過2100*2100*1850mm，即拋丸機設備所能處理工件的邊界尺寸為2100*2100*1850mm，載重不超過1噸。

2）駕駛室整體拋丸后的表面質量需要滿足A類外表面涂裝工藝要求。按照涂裝工藝實驗驗證結果，能夠滿足鹽霧實現(xiàn)質量要求的表面粗糙度數(shù)值為6-8。

3）所有駕駛室拋丸后無死角，且駕駛室總成上的薄板件的變形量能夠有效控制。

4）能夠實現(xiàn)大批量的拋丸生產(chǎn)能力，每臺駕駛室的拋丸節(jié)拍為4.5min。

3 拋丸方案設計

1）由于駕駛室的外形尺寸邊界為2100*2100*1850，重量為1噸。按照駕駛室的起吊高度和駕駛室外形尺寸，駕駛室室體尺寸高度方向不得低于3500mm，寬度尺寸和長度尺寸需要根據(jù)工件在室體內的動作進行重新核算。

2）拋丸后的零件表面質量需要滿足A類外表面涂裝工藝要求，即表面粗糙度為6-8，根據(jù)工件拋丸反復驗證，確定零件的表面粗糙度與拋丸丸粒和拋丸時間有關系，為了保證拋丸1臺駕駛室節(jié)拍不超過4.5min，拋丸時間不能設定太長，按照行業(yè)中的經(jīng)驗，拋丸時間設定為3min。在此條件下，根據(jù)拋丸效果確定丸粒的直徑為φ0.6-0.8mm。

3）保證駕駛室無拋丸死角，需要拋頭的布置能夠全方位的覆蓋駕駛室，駕駛室總成上全部焊接有0.8-1.5mm的薄板件，固定角度、固定速度的拋丸會對駕駛室上薄板件產(chǎn)生較大的變形。針對此情況，此臺拋丸方案需要對拋丸器的位置、角度以及駕駛室的吊裝方式進行詳細有針對性的設計。

按照常規(guī)垂直起吊的吊裝方法，由于駕駛室都有地板，地板下表面作為拋丸死角無法拋丸，為了保證駕駛室地板下表面的拋丸，且丸粒不會堆積在駕駛室地板上，需要將駕駛室的掛件方式調整為傾斜吊掛，使得地板下表面能夠拋丸覆蓋。

由于拋丸工藝屬于物理除銹范疇，除銹的原理為拋頭通過自轉，將一定丸粒拋射到工件上，通過丸粒對工件的打擊將表面的氧化皮和銹蝕進行清理。由于工件外形尺寸較大，駕駛室的6個面全部需要進行拋丸，若拋頭面對面的布置會造成2個拋頭互相對拋，造成設備損壞。因此綜合考慮，拋頭的布置方案為單側布置。

單側布置的拋頭需要對駕駛室總成進行全方位的清理，這就要求駕駛室總成在拋丸室內具有旋轉自轉功能，確保拋頭對駕駛室的所有面做到全覆蓋。經(jīng)過拋丸器拋射范圍進行模擬，共需要設置5組拋頭，駕駛室頂部和底部都能拋射到，且1#和4#拋丸器分別向上和向下傾斜，實現(xiàn)駕駛室頂部和底部都能拋射到，剩余拋頭為水平布置，確保駕駛室總成拋丸全覆蓋。

駕駛室上均焊有0.8-1mm的薄板，使用固定的拋丸參數(shù)容易造成板件變形，影響外觀質量。因此為每個拋丸器配備變頻器，實現(xiàn)拋丸速度可調，針對不同駕駛室薄板部位的不同，調整不同拋丸器的拋射時間和強度，保證拋丸質量。

4）為了滿足大批量生產(chǎn)處理能力，要求拋丸方案的拋丸節(jié)拍能夠滿足涂裝車間的上線效率，即4.5min。傳統(tǒng)方式的拋丸設備為了保證拋丸設備的密封性，僅設計1個進出口，所有駕駛室的進出全部通過這1個進出口實現(xiàn)。這種方案布置造成駕駛室在出入拋丸室時，不能同時進行。根據(jù)節(jié)拍要求，將駕駛室物流方案設計成為通過式，即拋丸室兩面分別作為駕駛室的出入口，確保駕駛室物流進出室體互相之間不影響，節(jié)約了進出工件的時間，最大化的利用設備，使得拋丸節(jié)拍滿足我公司駕駛室的批量生產(chǎn)要求。

根據(jù)以上幾個技術參數(shù)要求，根據(jù)最大駕駛室的尺寸進行駕駛室的旋轉模擬，工件旋轉后工件最大尺寸為2700mm，最終確定拋丸室的內部空間入口尺寸為4000*4500mm。

4 拋丸方案應用優(yōu)化

1）拋丸工藝多用在鑄件、齒輪等非外露面零件上，而駕駛室作為A類面，對外觀質量要求更高，同時要求駕駛室總成上的薄板件不會發(fā)生變形。根據(jù)現(xiàn)場調試，使用0.6-0.8mm的鋼丸拋丸效果看，拋丸的頻率選擇不能超過50HZ，表面粗糙度能夠達到6-8，滿足涂裝工藝對駕駛室表面清潔度Sa2.5級的要求。

5個拋頭全部按照50HZ進行拋丸，薄板零件變形較大，站在拋丸室體內對丸粒軌跡進行現(xiàn)場確認，對直接拋射到薄板件零件的拋頭進行參數(shù)調整，降低參數(shù)值，從而減小拋丸對工件造成的變形影響。有些薄板件在參數(shù)調整為最小后，仍有較大變形，最終優(yōu)化拋頭的控制方案，使得5個拋頭都可以單獨控制，對于變形量太大處，可以單獨屏拋頭。經(jīng)過驗證，較好的解決工件變形問題。

2）駕駛室產(chǎn)品結構復雜，產(chǎn)品結構中容易存在一些密閉的空間，這些空間在拋丸過程中會聚集很多丸粒，還有一些U型結構會造成“兜丸”現(xiàn)象，拋丸結束后無法順利流出，將隨著工件散落到地面或流到涂裝前處理槽液中，污染涂裝的前處理設備。

針對此情況解決措施為：制作各種形狀規(guī)格的堵頭或者擋板防止丸粒進入。對于一些“兜丸”現(xiàn)象需要提前對在零件上開出工藝孔，使丸粒其能順利流出。

雖然螺栓能夠堵住絲孔和螺母，但是拆卸效率較低，因此需開發(fā)新的工藝堵塞替代工藝螺栓，能夠快速堵孔。因此設計了一種錐形橡膠塞滿足不同孔徑的防護。對于一些特殊的長圓孔、方孔可定制一批專用堵塞。堵塞材質為耐高溫橡膠，可循環(huán)利用。

對于較大的異形孔，開發(fā)使用了真空橡膠板進行孔的防護，真空橡膠板具有一定的吸能作用，使得丸粒拋在防護板上被反彈，從而對工件和異形孔進行有效的防護。

5 總結

針對拖拉機駕駛室的產(chǎn)品特點，提出了拋丸方案的設計需求，針對需求，進行詳細的拋丸器的排布設計、拋丸參數(shù)調整、駕駛室吊掛方式、拋丸器單獨控制、丸粒和頻率的選擇等功能，實現(xiàn)了含薄板駕駛室骨架總成的整體拋丸，順利的實現(xiàn)了含有薄板零件拖拉機駕駛室總成焊接結構件的拋丸清理效果，拋丸后的駕駛室骨架總成表面質量能夠達到A類涂裝表面工藝要求。