陳 滬，陳 敏，陳永光

（1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學院，廣東 廣州 510430；2.廣州全德機械科技有限公司，廣東 廣州 510430）

研發(fā)的渦旋壓縮機中采用了一款擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵，與外嚙合漸開線齒輪泵相比，擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、零件少且質(zhì)量輕。擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子同向旋轉(zhuǎn)，兩轉(zhuǎn)子相對滑動速度小，且只相差1個齒，故其磨損少、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小且壽命長。此外，擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵流體進、出口的面積及角度范圍較大，因此流體吸入、排出較為充分。因流體是軸向吸入，在流體離心力的作用下有利于吸入流體充滿齒間，不易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越高，流體吸入特性越好，泵容積效率越高。擺線轉(zhuǎn)子齒輪具有重迭系數(shù)大、傳動平穩(wěn)、磨損小且均勻等優(yōu)點，但擺線轉(zhuǎn)子油泵內(nèi)、外轉(zhuǎn)子中心的不可分性也對制造和裝配提出了更高要求。在批量生產(chǎn)過程中，擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵總成部件清潔度不理想，會造成運動件卡滯和磨損，影響齒輪油泵正常運轉(zhuǎn)和壽命。需要采用超聲波清洗并改進生產(chǎn)工藝，來保證擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵泵體各零件的清潔度。超聲波作用于液體時，液體中氣泡的破裂會產(chǎn)生能量極大的沖擊波，相當于瞬間形成幾百度的高溫和上百兆帕的高壓，產(chǎn)生空化作用。超聲波清洗正是用液體中氣泡破裂所產(chǎn)生的沖擊波來達到清洗和沖刷工件內(nèi)外表面的目的[1-10]。擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵的殼體具有支撐和容腔的作用，其結(jié)構(gòu)復雜，加工后的零件清洗困難。而超聲波清洗具有清洗復雜曲面零件的優(yōu)勢，文中主要介紹渦旋壓縮機擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵殼體部位超聲波自動清洗生產(chǎn)線的設(shè)計及應(yīng)用。

1 超聲波自動清洗生產(chǎn)線設(shè)計要求

1.1 功能要求及技術(shù)指標

需清洗的渦旋壓縮機擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵殼體零件形狀見圖1。

圖1 渦旋壓縮機擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵殼體零件形狀

轉(zhuǎn)子齒輪油泵的殼體結(jié)構(gòu)復雜，超聲波自動清洗線需要完成殼體的自動輸送、自動吹渣、自動清洗、自動烘干、自動輸送、廢氣抽排和防止產(chǎn)品清洗過程磕碰等功能，在降低勞動強度的同時提高生產(chǎn)效率。

超聲波自動清洗生產(chǎn)線技術(shù)指標為，清洗后產(chǎn)品含塵量小于等于1 mg/件，清洗速度小于等于10 s/件。

1.2 清洗劑選用

擺線轉(zhuǎn)子齒輪油泵總成部件中的柱塞配合間隙為1～1.5 μm，小顆粒雜質(zhì)隨液體進入此間隙，導致嚙合齒輪部件，如內(nèi)齒、外齒、配流盤和配流軸等精密耦合件的磨損，影響壽命。較大顆粒雜質(zhì)積累會堵塞進出油口。同時，若雜質(zhì)進入嚙合齒間、嚙合齒端面與配流盤之間，將會導致油泵的瞬間失效，無壓力產(chǎn)生，并產(chǎn)生較大阻力導致其他動力部件損傷。設(shè)計的超聲波自動清洗生產(chǎn)線中選用的清洗劑是碳氫清洗劑，碳氫清洗劑中不含水分和氯、硫等腐蝕物，對各種金屬材料不會產(chǎn)生腐蝕和氧化。碳氫清洗劑是非常純凈的精制溶劑，在常溫和加熱狀態(tài)下均可完全揮發(fā)，沒有任何殘留。碳氫清洗劑也屬于非極性溶劑，對大部分塑料和橡膠不會產(chǎn)生溶解、溶脹和脆化作用，可徹底揮發(fā)無殘跡。

2 超聲波自動清洗生產(chǎn)線清洗方案設(shè)計

2.1 組成及結(jié)構(gòu)

超聲波自動清洗生產(chǎn)線由前處理傳輸線、洗前傳輸線和超聲波自動清洗線3大模塊組成，清洗方案見圖2。

圖2 超聲波自動清洗生產(chǎn)線清洗方案示圖

前處理傳輸線（圖3）和洗前傳輸線均用于在工位間傳輸工件，傳輸線兩側(cè)均設(shè)有聚氨酯擋邊，可防止工件劃傷。超聲波自動清洗線具有超聲波清洗、加熱晾干及廢氣抽排等功能，其結(jié)構(gòu)及組成見圖4。超聲波自動清洗線中的掛具工裝結(jié)構(gòu)見圖5。

圖3 超聲波自動清洗生產(chǎn)線前處理傳輸線結(jié)構(gòu)及組成

圖4 超聲波清洗線結(jié)構(gòu)及組成

圖5 超聲波清洗線中掛具工裝結(jié)構(gòu)

2.2 控制系統(tǒng)

超聲波自動清洗生產(chǎn)線控制系統(tǒng)主要控制鏈式清洗線，帶自動定位功能，可檢測到工件，實現(xiàn)自動停止等功能。輸送線具有計數(shù)功能，可選用遠程功能模塊來遠程監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。超聲波自動清洗生產(chǎn)線控制板界面見圖6。

圖6 超聲波自動清洗生產(chǎn)線控制板界面

3 超聲波自動清洗生產(chǎn)線清洗流程

（1）人工檢查上料 采用放大鏡、游標卡尺和千分尺等測量工具，測量加工后零件的尺寸、外觀等，判定是否合格，符合要求的零件放入輸送線進入后續(xù)工序。

（2）自動輸送 人工檢查合格后的零件通過自動輸送線輸送到吹渣工位，傳感器檢測到零件，輸送線停止，零件置于吹掃工位的下方，進入吹渣工序。

（3）自動吹渣 通過吹掃的方式清理較大顆粒和容易清理的顆粒物。采用可調(diào)流量的噴嘴吹掃工件表面，清潔零件加工面和孔道的鋁屑，吹掃后進入自動清洗工序。

（4）自動清洗 利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用對液體和污物進行直接、間接清洗，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。

（5）下料輸送 清洗后的零件自動下料，采用放大鏡人工檢查零件清潔度，仔細觀察零件的清洗效果，并判斷是否合格。清洗合格的零件放置到尾部的零件放置臺架上，不合格零件進入自動清洗線再次清洗。

4 超聲波自動清洗生產(chǎn)線使用過程

（1）接通開關(guān)電源，確認各工作狀態(tài)等都是正常綠色狀態(tài)，觸摸屏上無異常報警。

（2）人工檢查物料小車中的零件，之后放入輸送線。根據(jù)不同的零件或者清洗效果，按比例倒入清洗液、水或者水溶液，水位不得低于60 mm，最高不得超過80 mm。加熱溫度達到零件清洗要求時，可以開啟清洗定時器，根據(jù)零件清洗要求設(shè)置定時器的工作時間。溫度指示燈熄滅，加熱器達到所要的要求，加熱器會停止工作。若溫度低于設(shè)置的溫度，加熱器則會繼續(xù)自動加熱。零件經(jīng)吹掃后進入自動輸送線，通過輸送線到達清洗機工位，超聲波發(fā)生器開始超聲清洗。

（3）清洗過程同步開啟紅外加熱控制系統(tǒng)和抽排離心風機系統(tǒng)。清洗后的零件輸送到機架下料工位，人工檢查確認合格的零件繼續(xù)流入到下一個工位或者放置到緩存臺架上。

（4）完成一個工作循環(huán)后，每30 min啟動一次過濾水泵系統(tǒng)，以過濾去除超聲波清洗箱中的雜質(zhì)。

5 結(jié)語

超聲波自動清洗生產(chǎn)線采用的是移動清洗方式，配合超聲波清洗的特性，移動過程中更容易排出零件中的鋁屑等微小顆粒物，清洗后的零件質(zhì)量更高。使用超聲波自動清洗生產(chǎn)線的清洗速度為8 s/件，優(yōu)于人工清洗速度16 s/件，生產(chǎn)效率提高了1倍。單套超聲波自動清洗生產(chǎn)線設(shè)備投資約為25萬元，可在1.5 a內(nèi)收回成本，經(jīng)濟效益顯著。