韓彬彬,趙雨田,高東杰,倪琳
(北京現(xiàn)代汽車(chē)有限公司,北京 101300)
沖壓件(鋼板毛坯件)在進(jìn)入壓力機(jī)前首先需要進(jìn)行一道清洗擠干工藝[1],該工藝是由清洗機(jī)完成的。清洗機(jī)不僅可以去除沖壓件表面的灰塵雜物,還能對(duì)沖壓件表面擠干,形成厚度均勻的油膜,保證成型過(guò)程中沖壓件成型質(zhì)量和成型后沖壓件的防銹性能。如果清洗機(jī)擠干效果不良,則會(huì)導(dǎo)致從清洗機(jī)出來(lái)的沖壓件表面油膜厚度異常。若表面油膜較厚,既會(huì)造成清洗油的不必要浪費(fèi),又可能導(dǎo)致后序成型的沖壓件發(fā)生曲折現(xiàn)象;若表面油膜較薄,則可能會(huì)造成后序成型的沖壓件發(fā)生頸縮、開(kāi)裂現(xiàn)象。
為了更好地提高清洗機(jī)擠干效果,確保成型沖壓件的品質(zhì),本文作者為清洗機(jī)擠干系統(tǒng)增加抽真空裝置,進(jìn)一步提高清洗機(jī)的擠干效果,從而達(dá)到獲得目標(biāo)油膜厚度的目的。
該清洗機(jī)是由1對(duì)送料輥、1對(duì)刷輥、3對(duì)擠干輥(1—3號(hào))及噴油裝置構(gòu)成。
沖壓件(鋼板毛坯件)經(jīng)送料輥進(jìn)入清洗區(qū),第一組噴油管?chē)姵銮逑从蛯?duì)沖壓件整個(gè)寬度的上下兩面進(jìn)行第一次沖洗;然后由1對(duì)刷輥(轉(zhuǎn)動(dòng)方向與沖壓件運(yùn)動(dòng)方向相反)對(duì)沖壓件上下兩面進(jìn)行刷洗,粘附在沖壓件表面的雜質(zhì)被刷掉;繼續(xù)進(jìn)入第二組噴油管進(jìn)行二次沖洗;最后經(jīng)過(guò)1-3號(hào)擠干輥將沖壓件表面油膜擠干并傳送出清洗機(jī)[2]。清洗機(jī)輥?zhàn)硬季秩鐖D1所示。
圖1 清洗機(jī)輥?zhàn)硬季?/p>
送料輥和擠干輥壓力可通過(guò)與上輥接連的氣缸進(jìn)行調(diào)節(jié),刷輥位置固定不可調(diào)節(jié)。刷輥由一個(gè)單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng),方便調(diào)整刷洗速度,其他輥?zhàn)佑闪硗庖粋€(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行整體轉(zhuǎn)動(dòng)。板料表面的油膜厚度則可以通過(guò)調(diào)節(jié)1—3號(hào)擠干輥氣缸氣壓大小進(jìn)行控制,其氣壓調(diào)節(jié)范圍為0~0.5 MPa。
擠干輥采用無(wú)紡布層壓布輥的形式,這種輥?zhàn)涌梢蕴峁┝己玫臄D干和張緊性能,其表面的無(wú)紡布材質(zhì)有利于輥?zhàn)釉谛D(zhuǎn)過(guò)程中更好地擦拭、吸收沖壓件表面油膜,使沖壓件表面形成厚度均勻的油膜。
在實(shí)際生產(chǎn)中,要求進(jìn)入壓力機(jī)前的沖壓件表面油膜厚度為0.3~2.0 g/m2。使用油膜測(cè)厚儀(Oil Film Thickness Sensor)測(cè)量經(jīng)過(guò)清洗機(jī)清洗的沖壓件表面油膜厚度,選取如圖2所示的4處位置進(jìn)行多次測(cè)量求平均值,測(cè)量結(jié)果如圖3所示。
圖2 測(cè)量位置示意
圖3 油膜厚度測(cè)量值
通過(guò)測(cè)試,4種不同擠干效果的清洗機(jī)清洗后的沖壓件表面油膜厚度為3.0~6.0 g/m2,測(cè)量數(shù)據(jù)均高于標(biāo)準(zhǔn)值,測(cè)量結(jié)果如表1所示。
方案1的清洗機(jī)擠干效果最差,此時(shí)從清洗機(jī)出來(lái)的沖壓件表面油膜厚度應(yīng)該最大;方案4的清洗機(jī)擠干效果最好,此時(shí)從清洗機(jī)出來(lái)的沖壓件表面油膜厚度應(yīng)該最小。測(cè)量結(jié)果和理論分析結(jié)果一致,但是所有測(cè)量數(shù)值均高于標(biāo)準(zhǔn)范圍。
表1 測(cè)量結(jié)果表
(1)輥?zhàn)痈纳?/p>
保持送料輥、刷輥、前兩對(duì)擠干輥不變,變更第三對(duì)擠干輥式樣,用真空輥取代第三對(duì)擠干輥,并增加對(duì)應(yīng)的抽真空裝置,如圖4所示。
圖4 改善方案
原擠干輥采用普通無(wú)紡布材質(zhì),在空心輥芯上套無(wú)紡布?jí)貉b而成?,F(xiàn)采用的真空輥保持原有結(jié)構(gòu)不變,但表面選用吸油效果更好的無(wú)紡布材質(zhì),依然采用空心輥芯,但空心輥芯表面分布著細(xì)密的小孔,且軸端一端封閉,另外一端中空和抽真空裝置相連接,在抽真空裝置的作用下,無(wú)紡布吸收的清洗油可以通過(guò)這些小孔被吸入到空心輥芯內(nèi)。
原擠干輥通過(guò)輥?zhàn)拥牟煌PD(zhuǎn),依靠輥?zhàn)颖砻娴臒o(wú)紡布擦拭、吸收板料表面油層,清洗油吸附在無(wú)紡布內(nèi),隨著輥?zhàn)拥男D(zhuǎn)被甩出,大部分甩出的油因重力作用流入清洗機(jī)下端,重新匯入油箱,少部分甩到板料表面影響擠干效果;而改善后采用的真空輥通過(guò)抽真空裝置,使輥?zhàn)颖砻鏌o(wú)紡布源源不斷地把板料表面的油層吸入真空輥內(nèi)部,并通過(guò)油霧分離裝置把吸收的油霧分離成空氣和油,油最終匯入油箱,空氣排入大氣;無(wú)紡布內(nèi)幾乎沒(méi)有殘油剩余, 因此不會(huì)有殘油甩到板料上。
(2)增加抽真空系統(tǒng)
當(dāng)安裝真空輥后,真空輥未封閉中空軸端通過(guò)管路和抽真空系統(tǒng)相連接。抽真空系統(tǒng)原理如圖5所示,由8個(gè)部分構(gòu)成。
①旋轉(zhuǎn)接頭。2個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭分別和上、下2個(gè)真空輥未封閉中空軸端相連接,當(dāng)真空輥旋轉(zhuǎn)時(shí),油管不會(huì)隨著輥?zhàn)拥男D(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
②油霧分離器為進(jìn)行第一次油霧分離的裝置,把從真空輥內(nèi)部出來(lái)的油霧分離成空氣和油,油在重力作用下經(jīng)過(guò)層層過(guò)濾下降到油霧分離器底部,通過(guò)循環(huán)泵最終移送到臟油箱;上部殘留的少量油霧和空氣被移送到主油霧分離器。由圖5可以看出,該抽真空系統(tǒng)共由4個(gè)油霧分離器構(gòu)成,其中1號(hào)和2號(hào)為一組(LH Tank),配合使用,3號(hào)和4號(hào)為一組(RH Tank),配合使用,兩組之間切換使用。
③主油霧分離器為進(jìn)行第二次油霧分離的裝置,再次分離經(jīng)過(guò)1號(hào)和4號(hào)油霧分離器的油霧,并把該油霧分離成空氣和油,油在重力作用下經(jīng)過(guò)層層過(guò)濾下降到底部,通過(guò)循環(huán)泵最終移送到臟油箱;上部殘留的極少量清洗油和空氣被移送到真空泵。
④真空泵&電機(jī)為抽真空系統(tǒng)的核心裝置,為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力。當(dāng)真空泵&電機(jī)啟動(dòng)后,在真空泵的作用下,真空輥表面吸收的清洗油被源源不斷吸入到輥芯內(nèi)部,并通過(guò)油霧分離裝置最終匯入到油箱。由圖5可以看出,該系統(tǒng)共有2套真空泵&電機(jī),既可以單獨(dú)使用,也可以一起使用。
⑤真空壓力表。安裝在主油霧分離器上,顯示抽真空裝置的壓力值(抽真空壓力范圍0~0.1 MPa)。
⑥循環(huán)泵。提供動(dòng)力使得沉淀到1號(hào)和4號(hào)油霧分離器和主油霧分離器下部的清洗油最終匯入臟油箱。
⑦過(guò)濾器。收集從真空泵出來(lái)的空氣(內(nèi)含極少量的清洗油),可以過(guò)濾掉空氣中99.9%的清洗油。
⑧油箱。儲(chǔ)存和供應(yīng)清洗油的裝置,分為干凈油箱和臟油箱。通過(guò)循環(huán)泵的清洗油最終全部匯入臟油箱。
圖5 抽真空系統(tǒng)原理
(3)PLC編程
經(jīng)PLC編程得到以下7個(gè)步驟,如圖6所示:
①選擇使用真空泵,真空泵啟動(dòng),過(guò)濾器隨之啟動(dòng)。
②首先使用RH Tank及主油霧分離器進(jìn)行油霧分離。
圖6 PLC程序控制流程
③2 min 30 s后, RH Tank和LH Tank切換使用。
④2 min 30 s后, LH Tank和RH Tank切換使用。
⑤重復(fù)上述過(guò)程直至生產(chǎn)結(jié)束。
⑥生產(chǎn)結(jié)束后,1號(hào)、4號(hào)油霧分離器和主油霧分離器進(jìn)行排油。
⑦5 min后,設(shè)備停止運(yùn)行。
改善后測(cè)量方法不變,重復(fù)上述測(cè)量步驟繼續(xù)測(cè)量經(jīng)4種不同擠干效果狀態(tài)的清洗機(jī)清洗的沖壓件表面油膜厚度,測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。對(duì)比改善前后測(cè)量數(shù)據(jù),如表3所示。
表2 改善后測(cè)量結(jié)果
表3 改善前后測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比
通過(guò)改善前后測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比可以得出,清洗機(jī)擠干系統(tǒng)增加抽真空裝置后擠干效果明顯提高,擠干效果是原來(lái)的4~6倍,從清洗機(jī)出來(lái)的沖壓件表面油膜厚度為0.5~1.2 g/m2,符合標(biāo)準(zhǔn)范圍0.3~2.0 g/m2。
采用真空輥及抽真空裝置替代原有清洗機(jī)擠干系統(tǒng),可以極大地提高清洗機(jī)的擠干效果,進(jìn)一步達(dá)到工藝所要求的油膜厚度,更好地保證成型沖壓件的品質(zhì),此方案可以在各汽車(chē)廠水平推廣。