制造可防眩AG玻璃的噴砂機設計及開發(fā)

盧 炎，陳葉娣，崔柏偉，董何建，劉東庭，晁 睿

（江蘇常州機電職業(yè)技術學院模具技術學院，江蘇常州 213164）

1 引言

當今社會，隨著科學技術的迅速發(fā)展，人們對對電子產品的需求量越來越大，而AG防眩光基板玻璃是構成新型平板顯示器件的一個重要的基本元件，對其光學性能要求很高。目前AG防眩光玻璃的生產技術主要有兩種：一種是噴涂法，如鍍膜玻璃。另一種是酸蝕刻法。前者由于投資大，鍍膜容易受到極端高溫和低溫的環(huán)境影響，導致脫落，導致使用壽命短；后者由于玻璃表面的物理化學結構得到改變，使用環(huán)境得到拓寬，壽命長，光學性能指標優(yōu)于鍍膜玻璃，是今后的發(fā)展趨勢和方向[1]。而噴砂機是其中制造AG玻璃過程最主要的機器。而一般噴砂機不具備循環(huán)裝置，這樣極不利于資源的節(jié)約和環(huán)境的保護，且工作過程中產生巨大的噪音污染，給操作者帶來極度的不適；本篇通過機械結構的設計，改變機器的性能。

2 制造可防眩AG玻璃的噴砂機的結構設計

一種制造可防眩AG玻璃的噴砂機裝置如圖1所示，圖2則為滑軌的內部結構圖，圖3則為噴砂機底部示意圖，圖4為噴砂機實體圖，圖5為噴砂機3D逆向建模圖。該機器具有7個系統(tǒng)，分別是傳輸系統(tǒng)，噴砂系統(tǒng)，抽氣系統(tǒng)，輸氣系統(tǒng)，抽水系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)，過濾系統(tǒng)，集砂系統(tǒng)。每個系統(tǒng)分別有對應的機械部件組成，進而控制機器的運轉，傳動系統(tǒng)是由伺服電機和傳動滾輪組成，伺服電機通過齒輪機構帶動滾輪進行轉動，進而使玻璃在滾輪上傳動。噴砂系統(tǒng)是由滑軌和噴砂槍構成，滑軌是由伺服電機帶動滑塊的周期性往復運動，而噴砂槍固定在滑塊下端的鋁板上，噴砂槍隨著滑塊進行往復運動，進而形成噴砂系統(tǒng)。抽氣系統(tǒng)是由抽氣機和集砂箱以及管道構成，由抽氣機將工作過程中產生的粉塵吸入集砂箱中，進而減少粉塵污染。輸氣系統(tǒng)是由壓力罐和電磁閥以及相關管道組成，將空氣施加壓力，通過電磁閥的控制，將氣體輸送到噴砂槍內。抽水系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)的原理是氣體通過管道進入到水砂混合箱底部，進而對水砂混合液進行攪拌，水泵將水砂混合液抽入到過濾器中，進而形成過濾系統(tǒng)，而水砂混合液噴射到底部后，聚集后重新流入水砂箱中，進而形成集砂系統(tǒng)[2]。

圖1 噴砂機裝置

圖2 滑軌的內部結構圖

圖3 裝置的底部示意圖

圖4 噴砂機實體圖

圖5 噴砂機3D逆向建模圖

噴砂機的工作流程：將水砂混合液均勻打在玻璃表面，從而起到打碎表面的作用。將一塊大小合適的玻璃（表面附一層保護膜）放置到傳送裝置的入口處，玻璃會和傳動裝置2一起運動，抽水泵27將水砂混合液經管道抽入過濾器14中，過濾器中具有6個濾芯，濾芯是起到過濾作用，可以將大顆粒的砂子過濾，讓符合的砂子通過，以達到不損傷玻璃的作用。然后水砂混合液通過分支器轉換成八條管道，連接到噴砂槍，氣體也是通過分支器轉換成八條管道，分別接到對應的噴頭上，氣體將水砂混合液一同打到玻璃上。由于細砂子會產生大量的粉塵，該設備具有一個抽氣系統(tǒng)9，將抽出的氣體和砂子抽入收集箱11中，收集箱中具有水，可以防止砂子飛出，收集箱中的砂子可以回收利用[3]。

3 制造可防眩AG玻璃的噴砂機的技術要點

內箱底部設置成凹型，凹型底部設有與收集箱連通的排水口；凹型底部便于水砂混合液的自動收集，排水口將凹型底部收集的混合液排入水砂混合液箱中，進而形成循環(huán)系統(tǒng)噴砂箱頂部設有多個交錯的噴砂槍，噴砂槍交錯排布，可以充分節(jié)約空間，噴砂槍又可以在多方位分布，能夠全方位的將水砂混合液噴射到玻璃上，均勻的噴射到玻璃表面。本裝置底部與側壁之間均設有倒圓角，如此可以更有效的防止砂子附著于棱角處。抽氣系統(tǒng)的設置，可以有效的將砂子撞擊玻璃時產生的粉塵吸入到收集箱中，達到保護環(huán)境，減少污染的作用，并且收集箱中的砂子可以回收利用，達到節(jié)約資源的作用。通過以上技術方案，本裝置可以將水砂混合液充分的回收利用，節(jié)約資源，保護環(huán)境。

在裝置底部設有擋板與上面的緩沖箱形成相對封閉的空間，可以有效的阻止工作產生的粉塵飛出。由于底部具有弧度，底部兩邊的水可以通過下部間隙集中流入收集箱中。如果收集箱中水量不夠，可以通過向兩邊加入適當的水，并且可以有效地將粘在底部間隙上的砂子沖入收集箱中。

過濾器中含有6個濾芯，需要定期檢查清理、更換，防止濾芯堵塞，影響產品的質量。砂子的材質為綠碳化硅，一種特殊材質，適合于玻璃表面處理。

噴砂機底部和四周設置隔音板，有效地降低砂子撞擊玻璃或者噴砂機產生的噪音，有助于改善工作環(huán)境。

電磁閥可以有效的控制氣體輸入的量；并且控制部分氣體通入水砂混合液箱中，起到攪拌均勻的作用。

圖2為滑軌的內部結構，內部設有4個滑塊、伺服電機、帶動皮帶、和帶動鋁板，4個滑塊與曲折的鋁板連接在一起，伺服電機會帶動滑塊進行周期性運動，從而帶動噴頭做周期性運動。該鋁板內部帶有擋板，防止灰塵進入滑軌內部，影響滑軌運動，外部帶有的滑軌，放置分支器輸出的8條管道，8條管道由坦克鏈保護，坦克鏈在滑軌上運動。該設置在原有的滑軌上進行改進，更適合于噴砂機的運行。

本產品的設計將水與砂子混合，便于減少粉塵污染，具有循環(huán)裝置，節(jié)約資源，砂子的材質適用于玻璃的表面處理，增大噴頭移動左右移動距離，并且噴砂槍交錯排列，進而提高產品生產效率，進行大批量生產。與現有技術相比，有效降低了生產AG玻璃的成本，同時有效降低環(huán)境污染。

4 制造可防眩AG玻璃的噴砂機的主體外殼設計

4.1 成型工藝分析

主體外殼結構如圖4所示，塑件的均勻壁厚為12mm，外形尺寸為4,350×1,500×2,350mm。由于工作環(huán)境的要求，且考慮成本的問題，設備大多數采用PP板材制造，原因是PP板材具有良好的抗沖擊性能，PP的流動率MFR范圍在1到40，且PP的維卡軟化溫度為150℃，結晶度較高，其表面剛度和抗劃痕特性很好，PP材料具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕、抗溶解性，更主要的是無毒、無味[4]。支撐框架則是由鋼材表面鍍鋅而成，主要提高設備工作過程中的穩(wěn)定性，提高設備的機械性能[5]。

4.2 主體外殼的模具結構設計

（1）噴砂機整體框架的確定。主體外殼的材料為PP，支架采用50×50mm鍍鋅方管制成。首先，將鋼材根據尺寸要求，將設備主體輪廓焊接而成。下一步，將PP板材切割，通過熱板熔接方式將設備底部設計成功。注意設備底部具有一定的斜度，由3塊PP板材將設備底部組成，焊接部位需要去除毛刺、飛邊的情況，設備的兩邊均設計成圓弧狀或倒圓角，防止放置玻璃時，將玻璃刮傷。

（2）主體部件的制造。大多數部件的材質為PP材料，其主要原因是：表面強度高，具有良好的抗沖擊性，且通過PP板材的切割與焊接易于成形各種部件，例如：緩沖箱、噴砂箱、收集箱、水砂混合物箱以及擋板等，最后，通過焊接、裝配等方法將機器組裝。

（3）機械零部件的選用。根據傳動軸的直徑選擇對應的電動機，通過齒輪傳動的方式，帶動噴砂箱底部滾輪的轉動，且滾輪表面為一種塑料，其作用是防止玻璃在滾輪上打滑，減少玻璃的表面磨損。對購買后的滑軌進行改造，在滑軌的兩側和下端增添鋁板，并且將噴砂槍交錯的排列在下端鋁板上，使得噴砂槍可以跟隨滑塊一起運動。在滑軌兩側應裝有擋板，防止在噴砂的過程中產生的粉塵飛濺。采用負壓式噴砂槍，有一個進氣接口，一個進砂接口，通過管道將兩者輸送到噴砂槍，進而一同噴射的玻璃表面，并且噴砂槍頭內部設置成銅芯，有效地提高噴槍頭的使用壽命。

（4）電氣系統(tǒng)的設置。該設備主要由PLC系統(tǒng)控制，將編好的程序傳入PLC操作系統(tǒng)，通過控制顯示屏上的按鈕，進而控制設備的運行，伺服電機的轉速，水泵的開關，攪拌的開關，供油系統(tǒng)的開關，照明系統(tǒng)的開關，抽氣系統(tǒng)的開關等，該設備帶有急停按鈕，防止設備出現故障無法停止[6]。PLC操作顯示屏如圖6所示。

（5）裝配要求及相關參數的選擇。噴砂槍到滾輪距離的確定。如圖7所示，根據長期實驗測定，噴砂槍到滾輪的距離為150mm時，玻璃表面符合企業(yè)生產標準，因此，噴砂槍到滾輪的距離為定值。氣體壓力大小的確定：經實驗測定，輸送氣體的壓力在4～5MPa范圍之間時，砂子既不會損壞玻璃，同時達到預期成果，氣體壓力大小由電磁閥控制。

圖6 PLC操作顯示屏

圖7 噴砂箱內部及噴砂槍

5 結論

制造可防眩AG玻璃的噴砂機是帶有自動循環(huán)系統(tǒng)且環(huán)保的自主研發(fā)的創(chuàng)新產品，通過采用UG軟件進行產品設計與改進，在噴砂機上增加循環(huán)系統(tǒng)、抽氣系統(tǒng)和隔音系統(tǒng)，不但能夠直觀地發(fā)現并改進產品的問題，并且有效地提高設備生產效率。目前，該設備已成功應用于企業(yè)生產AG玻璃，經數月使用，設備正常運行，且能夠生產質量合格的產品，為企業(yè)大批量生產AG玻璃提供強有力的保障。