沖壓線清洗機(jī)擠干系統(tǒng)增加抽真空裝置

韓彬彬，趙雨田，高東杰，倪琳

(北京現(xiàn)代汽車有限公司，北京 101300)

0 引言

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，還能對沖壓件表面擠干,形成厚度均勻的油膜，保證成型過程中沖壓件成型質(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，則會導(dǎo)致從清洗機(jī)出來的沖壓件表面油膜厚度異常。若表面油膜較厚，既會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，則可能會造成后序成型的沖壓件發(fā)生頸縮、開裂現(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。

1 問題點

該清洗機(jī)是由1對送料輥、1對刷輥、3對擠干輥(1—3號)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)，第一組噴油管噴出清洗油對沖壓件整個寬度的上下兩面進(jìn)行第一次沖洗；然后由1對刷輥(轉(zhuǎn)動方向與沖壓件運(yùn)動方向相反)對沖壓件上下兩面進(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1-3號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)輥子布局如圖1所示。

圖1 清洗機(jī)輥子布局

送料輥和擠干輥壓力可通過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)。刷輥由一個單獨的電機(jī)驅(qū)動，方便調(diào)整刷洗速度，其他輥子由另外一個電機(jī)驅(qū)動進(jìn)行整體轉(zhuǎn)動。板料表面的油膜厚度則可以通過調(diào)節(jié)1—3號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。

擠干輥采用無紡布層壓布輥的形式，這種輥子可以提供良好的擠干和張緊性能，其表面的無紡布材質(zhì)有利于輥子在旋轉(zhuǎn)過程中更好地擦拭、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。使用油膜測厚儀(Oil Film Thickness Sensor)測量經(jīng)過清洗機(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)行多次測量求平均值,測量結(jié)果如圖3所示。

圖2 測量位置示意

圖3 油膜厚度測量值

通過測試，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，測量數(shù)據(jù)均高于標(biāo)準(zhǔn)值，測量結(jié)果如表1所示。

方案1的清洗機(jī)擠干效果最差，此時從清洗機(jī)出來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，此時從清洗機(jī)出來的沖壓件表面油膜厚度應(yīng)該最小。測量結(jié)果和理論分析結(jié)果一致，但是所有測量數(shù)值均高于標(biāo)準(zhǔn)范圍。

表1 測量結(jié)果表

2 改善方案

(1)輥子改善

保持送料輥、刷輥、前兩對擠干輥不變，變更第三對擠干輥式樣，用真空輥取代第三對擠干輥，并增加對應(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紡布材質(zhì)，在空心輥芯上套無紡布壓裝而成。現(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，無紡布吸收的清洗油可以通過這些小孔被吸入到空心輥芯內(nèi)。

原擠干輥通過輥子的不停旋轉(zhuǎn)，依靠輥子表面的無紡布擦拭、吸收板料表面油層，清洗油吸附在無紡布內(nèi)，隨著輥子的旋轉(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抽真空裝置，使輥子表面無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；無紡布內(nèi)幾乎沒有殘油剩余， 因此不會有殘油甩到板料上。

(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個部分構(gòu)成。

①旋轉(zhuǎn)接頭。2個旋轉(zhuǎn)接頭分別和上、下2個真空輥未封閉中空軸端相連接，當(dāng)真空輥旋轉(zhuǎn)時，油管不會隨著輥子的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。

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)部出來的油霧分離成空氣和油，油在重力作用下經(jīng)過層層過濾下降到油霧分離器底部，通過循環(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個油霧分離器構(gòu)成，其中1號和2號為一組(LH Tank)，配合使用，3號和4號為一組(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1號和4號油霧分離器的油霧，并把該油霧分離成空氣和油，油在重力作用下經(jīng)過層層過濾下降到底部，通過循環(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，為整個系統(tǒng)提供動力。當(dāng)真空泵&電機(jī)啟動后，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。提供動力使得沉淀到1號和4號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過濾器。收集從真空泵出來的空氣(內(nèi)含極少量的清洗油)，可以過濾掉空氣中99.9%的清洗油。

⑧油箱。儲存和供應(yīng)清洗油的裝置，分為干凈油箱和臟油箱。通過循環(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個步驟，如圖6所示：

①選擇使用真空泵，真空泵啟動，過濾器隨之啟動。

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)上述過程直至生產(chǎn)結(jié)束。

⑥生產(chǎn)結(jié)束后，1號、4號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。

3 改善效果

改善后測量方法不變，重復(fù)上述測量步驟繼續(xù)測量經(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，測量結(jié)果見表2。對比改善前后測量數(shù)據(jù)，如表3所示。

表2 改善后測量結(jié)果

表3 改善前后測量數(shù)據(jù)對比

通過改善前后測量數(shù)據(jù)對比可以得出，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，擠干效果是原來的4～6倍，從清洗機(jī)出來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。

4 結(jié)束語

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廠水平推廣。