一種拖拉機(jī)駕駛室拋丸方案

韓冰 李海

摘 要：介紹了一種拖拉機(jī)駕駛室拋丸工藝的應(yīng)用，使用拋丸工藝替代酸洗工藝進(jìn)行拖拉機(jī)駕駛室的表面處理，保證涂裝前駕駛室表面質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：拋丸；拖拉機(jī)駕駛室；工藝方案

1 實(shí)施背景

隨著制造水平的提高，拖拉機(jī)的外觀油漆質(zhì)量已經(jīng)成為了各個(gè)制造廠家提升自身競(jìng)爭(zhēng)力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。為了適應(yīng)三年不失光不失色的質(zhì)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(guó)家對(duì)環(huán)保要求日益嚴(yán)格，酸洗處理在處理過(guò)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(guò)程中雖然不會(huì)產(chǎn)生較大的環(huán)境污染，但是對(duì)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(duì)零件表面進(jìn)行處理，保證拖拉機(jī)駕駛室表面質(zhì)量能夠滿(mǎn)足涂裝工藝A類(lèi)面的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，“全面地覆蓋著氧化皮而幾乎沒(méi)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(lái)替代零件酸洗和人工打磨工藝。

經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)駕駛室生產(chǎn)廠家采用拋丸工藝對(duì)焊接完成的駕駛室骨架進(jìn)行表面處理，僅對(duì)駕駛室骨架進(jìn)行拋丸，駕駛室骨架總成上的薄板件拋丸變形的問(wèn)題無(wú)法解決。由于我公司生產(chǎn)布局限制，以及配套主機(jī)廠生產(chǎn)量較大，僅對(duì)駕駛室骨架進(jìn)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(jī)駕駛拋丸方案，既能滿(mǎn)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(shè)備要能夠滿(mǎn)足我公司生產(chǎn)所有駕駛室總成的整體拋丸。經(jīng)過(guò)駕駛室總成外形尺寸分析，拖拉機(jī)駕駛室最大尺寸不超過(guò)2100*2100*1850mm，即拋丸機(jī)設(shè)備所能處理工件的邊界尺寸為2100*2100*1850mm，載重不超過(guò)1噸。

2）駕駛室整體拋丸后的表面質(zhì)量需要滿(mǎn)足A類(lèi)外表面涂裝工藝要求。按照涂裝工藝實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，能夠滿(mǎn)足鹽霧實(shí)現(xiàn)質(zhì)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(wú)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?qū)崿F(xiàn)大批量的拋丸生產(chǎn)能力，每臺(tái)駕駛室的拋丸節(jié)拍為4.5min。

3 拋丸方案設(shè)計(jì)

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(zhǎng)度尺寸需要根據(jù)工件在室體內(nèi)的動(dòng)作進(jìn)行重新核算。

2）拋丸后的零件表面質(zhì)量需要滿(mǎn)足A類(lèi)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(fù)驗(yàn)證，確定零件的表面粗糙度與拋丸丸粒和拋丸時(shí)間有關(guān)系，為了保證拋丸1臺(tái)駕駛室節(jié)拍不超過(guò)4.5min，拋丸時(shí)間不能設(shè)定太長(zhǎng)，按照行業(yè)中的經(jīng)驗(yàn)，拋丸時(shí)間設(shè)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(wú)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(huì)對(duì)駕駛室上薄板件產(chǎn)生較大的變形。針對(duì)此情況，此臺(tái)拋丸方案需要對(duì)拋丸器的位置、角度以及駕駛室的吊裝方式進(jìn)行詳細(xì)有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。

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(wú)法拋丸，為了保證駕駛室地板下表面的拋丸，且丸粒不會(huì)堆積在駕駛室地板上，需要將駕駛室的掛件方式調(diào)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(guò)自轉(zhuǎn)，將一定丸粒拋射到工件上，通過(guò)丸粒對(duì)工件的打擊將表面的氧化皮和銹蝕進(jìn)行清理。由于工件外形尺寸較大，駕駛室的6個(gè)面全部需要進(jìn)行拋丸，若拋頭面對(duì)面的布置會(huì)造成2個(gè)拋頭互相對(duì)拋，造成設(shè)備損壞。因此綜合考慮，拋頭的布置方案為單側(cè)布置。

單側(cè)布置的拋頭需要對(duì)駕駛室總成進(jìn)行全方位的清理，這就要求駕駛室總成在拋丸室內(nèi)具有旋轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)功能，確保拋頭對(duì)駕駛室的所有面做到全覆蓋。經(jīng)過(guò)拋丸器拋射范圍進(jìn)行模擬，共需要設(shè)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(shí)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(zhì)量。因此為每個(gè)拋丸器配備變頻器，實(shí)現(xiàn)拋丸速度可調(diào)，針對(duì)不同駕駛室薄板部位的不同，調(diào)整不同拋丸器的拋射時(shí)間和強(qiáng)度，保證拋丸質(zhì)量。

4）為了滿(mǎn)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(mǎn)足涂裝車(chē)間的上線效率，即4.5min。傳統(tǒng)方式的拋丸設(shè)備為了保證拋丸設(shè)備的密封性，僅設(shè)計(jì)1個(gè)進(jìn)出口，所有駕駛室的進(jìn)出全部通過(guò)這1個(gè)進(jìn)出口實(shí)現(xiàn)。這種方案布置造成駕駛室在出入拋丸室時(shí)，不能同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)節(jié)拍要求，將駕駛室物流方案設(shè)計(jì)成為通過(guò)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(jìn)出室體互相之間不影響，節(jié)約了進(jìn)出工件的時(shí)間，最大化的利用設(shè)備，使得拋丸節(jié)拍滿(mǎn)足我公司駕駛室的批量生產(chǎn)要求。

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

4 拋丸方案應(yīng)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(lèi)面，對(duì)外觀質(zhì)量要求更高，同時(shí)要求駕駛室總成上的薄板件不會(huì)發(fā)生變形。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)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(guò)50HZ，表面粗糙度能夠達(dá)到6-8，滿(mǎn)足涂裝工藝對(duì)駕駛室表面清潔度Sa2.5級(jí)的要求。

5個(gè)拋頭全部按照50HZ進(jìn)行拋丸，薄板零件變形較大，站在拋丸室體內(nèi)對(duì)丸粒軌跡進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，對(duì)直接拋射到薄板件零件的拋頭進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，降低參數(shù)值，從而減小拋丸對(duì)工件造成的變形影響。有些薄板件在參數(shù)調(diào)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(gè)拋頭都可以單獨(dú)控制，對(duì)于變形量太大處，可以單獨(dú)屏拋頭。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，較好的解決工件變形問(wèn)題。

2）駕駛室產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中容易存在一些密閉的空間，這些空間在拋丸過(guò)程中會(huì)聚集很多丸粒，還有一些U型結(jié)構(gòu)會(huì)造成“兜丸”現(xiàn)象，拋丸結(jié)束后無(wú)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(shè)備。

針對(duì)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(jìn)入。對(duì)于一些“兜丸”現(xiàn)象需要提前對(duì)在零件上開(kāi)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(kāi)發(fā)新的工藝堵塞替代工藝螺栓，能夠快速堵孔。因此設(shè)計(jì)了一種錐形橡膠塞滿(mǎn)足不同孔徑的防護(hù)。對(duì)于一些特殊的長(zhǎng)圓孔、方孔可定制一批專(zhuān)用堵塞。堵塞材質(zhì)為耐高溫橡膠，可循環(huán)利用。

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

5 總結(jié)

針對(duì)拖拉機(jī)駕駛室的產(chǎn)品特點(diǎn)，提出了拋丸方案的設(shè)計(jì)需求，針對(duì)需求，進(jìn)行詳細(xì)的拋丸器的排布設(shè)計(jì)、拋丸參數(shù)調(diào)整、駕駛室吊掛方式、拋丸器單獨(dú)控制、丸粒和頻率的選擇等功能，實(shí)現(xiàn)了含薄板駕駛室骨架總成的整體拋丸，順利的實(shí)現(xiàn)了含有薄板零件拖拉機(jī)駕駛室總成焊接結(jié)構(gòu)件的拋丸清理效果，拋丸后的駕駛室骨架總成表面質(zhì)量能夠達(dá)到A類(lèi)涂裝表面工藝要求。