1、前言：

   隨著我國(guó)汽車行業(yè)的不斷發(fā)展壯大，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的質(zhì)量要求也不斷提高，尤其是表面質(zhì)量，因?yàn)楸砻尜|(zhì)量不僅決定著曲軸的機(jī)械性能，更決定著曲軸的使用壽命。提高曲軸的表面質(zhì)量一般都是通過拋丸清理實(shí)現(xiàn)的，但是，普通清理設(shè)備對(duì)曲軸進(jìn)行清理效率低，強(qiáng)化效果差，彈丸泄露嚴(yán)重，已無法滿足生產(chǎn)率和表面質(zhì)量的要求。為此，研制一種能夠?qū)ｉT對(duì)曲軸表面進(jìn)行拋丸強(qiáng)化清理的設(shè)備已成為必然。我公司根據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，確立了 Q系列發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸專用拋丸強(qiáng)化清理機(jī)的研發(fā)項(xiàng)目，研發(fā)出的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸專用拋丸強(qiáng)化清理機(jī)能滿足市場(chǎng)的需求。

   QD34 系列設(shè)備最突出的特點(diǎn)就是：分體式新型拋丸器、自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)相結(jié)合的轉(zhuǎn)盤吊鉤、雙工位開放式轉(zhuǎn)筒清理室、開關(guān)式拋丸門、光柵安全裝置、降噪安全防護(hù)裝置。通過這些新結(jié)構(gòu)提高整機(jī)的自動(dòng)化程度及安全環(huán)保性能。另外，采用先進(jìn)的微機(jī)模擬系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的整個(gè)工作過程進(jìn)行模擬演示，以確保設(shè)備整體性能的可靠性和先進(jìn)性。

   2、設(shè)備簡(jiǎn)介及功能概述：

   該設(shè)備是在吸收借鑒國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，獨(dú)立研制開發(fā)出的。該設(shè)備的拋丸室及拋丸器的布置均經(jīng)過三維動(dòng)態(tài)拋射仿真后確定，使各個(gè)曲軸處于最佳的拋射位置，曲軸表面獲得最佳清理效果。工作時(shí)，將曲軸掛在吊鉤的工裝上，使曲軸保持較穩(wěn)固的直立狀態(tài)，大轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn) 180°，此時(shí)掛有曲軸的吊鉤進(jìn)入彈丸拋射打擊區(qū)域，大轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)（間歇等待），由拋丸器拋射彈丸對(duì)曲軸表面進(jìn)行清理，同時(shí)，在上下料工位的另一個(gè)吊鉤上進(jìn)行上料。清理工位完成拋丸后，大轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn) 180°，將拋丸后的工件取下并再次裝載工件，另一個(gè)工位進(jìn)行相應(yīng)拋丸強(qiáng)化清理，如此反復(fù)運(yùn)行，使曲軸表面得到均勻徹底的強(qiáng)化和清理，生產(chǎn)效率提高一倍，設(shè)備外觀見圖 1。

   3、研發(fā)的總體思路和技術(shù)方案:

   3.1、總體思路:

   在設(shè)計(jì)研究過程中，根據(jù)我公司多年的設(shè)計(jì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，大量搜集國(guó)內(nèi)外相關(guān)的技術(shù)資料，在傳統(tǒng)吊鉤式拋丸清理機(jī)的基礎(chǔ)上，確定了主要的創(chuàng)新攻關(guān)難點(diǎn)：分體式新型拋丸器、自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)相結(jié)合的轉(zhuǎn)盤吊鉤、雙工位開放式轉(zhuǎn)筒清理室、開關(guān)式拋丸門、光柵安全裝置、降噪安全防護(hù)裝置，并且確定了該項(xiàng)目新材料的使用。通過這些新結(jié)構(gòu)可以提高整機(jī)的自動(dòng)化程度及安全環(huán)保性能。另外，采用先進(jìn)的微機(jī)模擬系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的整個(gè)工作過程進(jìn)行模擬演示，以確保設(shè)備整體性能的可靠性和先進(jìn)性。

   3.2、主要技術(shù)指標(biāo)（QD341 型）：

   （1）被清理工件的類型：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸

   被清理工件范圍：尷400mm×750mm

   單鉤吊重：100kg

   （2）生產(chǎn)率：100件/h

   （3）拋丸器拋丸量：2×120kg/min

   功率：7.5kW

   （4）大轉(zhuǎn)盤直徑：1200mm

   轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速：2r/min

   驅(qū)動(dòng)功率：0.2kW

   （5）彈丸直徑：尷0.6mm～尷1.0mm

   材質(zhì)：不銹鋼丸

   （6）吊鉤數(shù)量：2

   吊鉤轉(zhuǎn)速：2.8r/min

   驅(qū)動(dòng)功率：0.1kW

   （7）除塵系統(tǒng)總風(fēng)量：5000m3/h

   粉塵排放濃度：100mg/m3

   風(fēng)機(jī)功率：7.5kW

   振打電機(jī)功率：0.75kW

   （8）裝機(jī)總功率：約21.2kW

   3.3、主要功能部件說明：

   Q型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸專用拋丸強(qiáng)化清理機(jī)主要由分體式新型拋丸器總成、外部室體、雙工位開放式轉(zhuǎn)筒清理室、開關(guān)式拋丸門、吊鉤裝置、自轉(zhuǎn)裝置、公轉(zhuǎn)裝置、提升機(jī)、分離器、維修平臺(tái)、光柵安全裝置、供丸系統(tǒng)、降噪安全防護(hù)裝置、除塵系統(tǒng)、電氣控制部分等部件組成（圖2）。

   3.3.1、分體式新型拋丸器：

   國(guó)內(nèi)第一臺(tái)罩殼與主軸分體固定的新型拋丸器如圖 3 所示。這種新型結(jié)構(gòu)的拋丸器主軸單獨(dú)結(jié)構(gòu)，大大提高了拋丸器轉(zhuǎn)速高，拋射速度可達(dá) 85m 以上，提高了拋丸效率。罩殼不與主軸相聯(lián)，單獨(dú)固定，受主軸振動(dòng)小、噪音小，實(shí)測(cè)噪音 85分貝。另外，這種分體式結(jié)構(gòu)的拋丸器便于更換葉片，便于維修。

   3.3.2、清理室：

   清理室分為室殼和雙工位開放式轉(zhuǎn)筒清理室。室殼為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，中間部分放置雙工位開放式轉(zhuǎn)筒清理室，是對(duì)曲軸進(jìn)行拋丸清理及密封的室體。為防止彈丸擊穿室體飛出室體外，外部室體拋丸區(qū)及轉(zhuǎn)筒清理室內(nèi)部均裝有軋制 Mn12 襯板。為最大限度地提高彈丸利用率，減少對(duì)清理室內(nèi)防護(hù)板的磨損，采用了計(jì)算機(jī)三維動(dòng)態(tài)模擬，確保了最大限度發(fā)揮拋丸的效能。

   3.3.3、丸料循環(huán)分離系統(tǒng)：

   丸料循環(huán)分離系統(tǒng)包含以下各部件：螺旋輸送器、提升機(jī)、分離器、彈丸控制系統(tǒng)等。

  從拋丸器拋射出的彈丸落在清理室內(nèi)，并在清理室內(nèi)收集，然后通過螺旋輸送器進(jìn)入斗式提升機(jī)，由斗式提升機(jī)將丸渣混合物提升至分離器，最后通過分離器調(diào)節(jié)板的調(diào)節(jié)，使彈丸呈流幕狀均勻分布，合格彈丸進(jìn)入丸料倉(cāng)，丸料倉(cāng)的彈丸經(jīng)供丸閘門進(jìn)入拋丸器，依此循環(huán)使用。

   3.3.4、雙工位開放式轉(zhuǎn)筒清理室及公轉(zhuǎn)裝置：

   該部分主要有主軸、轉(zhuǎn)筒、護(hù)板、漏板、公轉(zhuǎn)裝置等組成。轉(zhuǎn)筒分為兩個(gè)扇形拋丸區(qū)，在每一個(gè)拋丸區(qū)內(nèi)設(shè)有高耐磨材料進(jìn)行防護(hù)。工作時(shí)，由室體上部的公轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒進(jìn)行公轉(zhuǎn)，每次旋轉(zhuǎn) 180°，實(shí)現(xiàn)拋丸工位與上下料工位互換，這樣周而復(fù)始，帶動(dòng)兩組吊鉤在不同的工位間循環(huán)。實(shí)現(xiàn)了一個(gè)工位在拋丸室內(nèi)進(jìn)行工作，另一個(gè)工位進(jìn)行上卸料，生產(chǎn)效率提高了一倍。

   3.3.5、吊鉤機(jī)構(gòu)及吊鉤自轉(zhuǎn)裝置：

   吊鉤機(jī)構(gòu)及自轉(zhuǎn)裝置如圖4所示。其中吊鉤裝置設(shè)在轉(zhuǎn)筒上，并通過減速機(jī)驅(qū)動(dòng)在拋丸工位進(jìn)行自轉(zhuǎn)，保證了工件完全被清理。

   3.3.6、開關(guān)式拋丸門：

   兩臺(tái)拋丸器固定在室體后方的大門上，大門開關(guān)時(shí)，拋丸器與大門一起移動(dòng)，便于拋丸器以及室內(nèi)護(hù)板的維修維護(hù)。

   3.3.7、光柵安全裝置：

   人性化的設(shè)計(jì)理念，在上下料工位處，設(shè)有安全光柵。轉(zhuǎn)筒清理室在公轉(zhuǎn)時(shí)，任何物體通過光柵進(jìn)入室體時(shí)，轉(zhuǎn)筒立刻停止，防止誤操作傷害操作人員，以及雜物進(jìn)入室體損壞設(shè)備。

   3.3.8、降噪安全防護(hù)裝置：

   在拋丸門上裝有降噪安全防護(hù)裝置，不僅對(duì)拋丸器進(jìn)行安全防護(hù)，還起到降低噪音的功能。

   3.3.9、通風(fēng)除塵系統(tǒng)：

   本機(jī)除塵系統(tǒng)采用機(jī)械振打除塵器，合理的通風(fēng)除塵系統(tǒng)確保了設(shè)備運(yùn)行時(shí)處于負(fù)壓狀態(tài)下工作，使工作時(shí)產(chǎn)生的粉塵不向清理室體外飄溢，從而使設(shè)備周圍的粉塵濃度不大于 10mg/m3，除塵效率達(dá)99.8%以上，達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的環(huán)保要求。

   3.3.10、電控系統(tǒng)：

   該系統(tǒng)使用西門子公司生產(chǎn)的可編程序控制器控制，具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，在控制系統(tǒng)中還采用了螺旋檢測(cè)元件，能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行故障診斷及報(bào)警。同時(shí)系統(tǒng)具有良好的互鎖、自鎖及安全保護(hù)措施，確保了設(shè)備和操作人員的安全。

   4、技術(shù)難度和復(fù)雜程度：

   本項(xiàng)目的主要研制內(nèi)容是一種自動(dòng)化程度高的吊掛與旋轉(zhuǎn)相結(jié)合的吊鉤轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)，擁有2個(gè)工位，一個(gè)工位進(jìn)行拋丸，另一個(gè)工位上下料。工件進(jìn)入拋丸工位后，小吊鉤進(jìn)行自轉(zhuǎn)，由拋丸器拋射的高速?gòu)椡鑼?duì)曲軸表面進(jìn)行清理完畢后，大轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工位互換。解決了一般吊鉤清理設(shè)備工件進(jìn)出拋丸室無法同時(shí)進(jìn)行的技術(shù)難題，在清理的同時(shí)小吊鉤能夠自轉(zhuǎn)，使曲軸達(dá)到均勻一致的表面清理效果。清理結(jié)束后，大轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，大轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工位互換，下一組工件進(jìn)入拋丸區(qū)，清理后的工件轉(zhuǎn)換到下料區(qū)進(jìn)行下料并再次上料。如此兩個(gè)工位輪流工作，大大提高了生產(chǎn)率。

   5、結(jié)束語(yǔ)：

   Q系列發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸專用拋丸強(qiáng)化清理機(jī)，解決了用其它清理設(shè)備清理曲軸外表面不均勻、很難達(dá)到要求的弧高值，為提高曲軸的整體質(zhì)量，為我國(guó)汽車行業(yè)的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

   該設(shè)備自研制成功后，已在用戶處安裝使用，用大大增強(qiáng)，更堅(jiān)固耐用，傳動(dòng)更精準(zhǔn)。