制造可防眩AG玻璃的噴砂機設(shè)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(shù)學(xué)院模具技術(shù)學(xué)院，江蘇常州 213164）

1 引言

當(dāng)今社會，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對對電子產(chǎn)品的需求量越來越大，而AG防眩光基板玻璃是構(gòu)成新型平板顯示器件的一個重要的基本元件，對其光學(xué)性能要求很高。目前AG防眩光玻璃的生產(chǎn)技術(shù)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(dǎo)致脫落，導(dǎo)致使用壽命短；后者由于玻璃表面的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)得到改變，使用環(huán)境得到拓寬，壽命長，光學(xué)性能指標(biāo)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(hù)，且工作過程中產(chǎn)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(jié)構(gòu)的設(shè)計，改變機器的性能。

2 制造可防眩AG玻璃的噴砂機的結(jié)構(gòu)設(shè)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(yīng)的機械部件組成，進(jìn)而控制機器的運轉(zhuǎn)，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(gòu)帶動滾輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使玻璃在滾輪上傳動。噴砂系統(tǒng)是由滑軌和噴砂槍構(gòu)成，滑軌是由伺服電機帶動滑塊的周期性往復(fù)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(jìn)行往復(fù)運動，進(jìn)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(gòu)成，由抽氣機將工作過程中產(chǎn)生的粉塵吸入集砂箱中，進(jìn)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(guān)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(nèi)。抽水系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)的原理是氣體通過管道進(jìn)入到水砂混合箱底部，進(jìn)而對水砂混合液進(jìn)行攪拌，水泵將水砂混合液抽入到過濾器中，進(jìn)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(jìn)而形成集砂系統(tǒng)[2]。

圖1 噴砂機裝置

圖2 滑軌的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(hù)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(jīng)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(dá)到不損傷玻璃的作用。然后水砂混合液通過分支器轉(zhuǎn)換成八條管道，連接到噴砂槍，氣體也是通過分支器轉(zhuǎn)換成八條管道，分別接到對應(yīng)的噴頭上，氣體將水砂混合液一同打到玻璃上。由于細(xì)砂子會產(chǎn)生大量的粉塵，該設(shè)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(shù)要點

內(nèi)箱底部設(shè)置成凹型，凹型底部設(shè)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(jìn)而形成循環(huán)系統(tǒng)噴砂箱頂部設(shè)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(cè)壁之間均設(shè)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(shè)置，可以有效的將砂子撞擊玻璃時產(chǎn)生的粉塵吸入到收集箱中，達(dá)到保護(hù)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(dá)到節(jié)約資源的作用。通過以上技術(shù)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(hù)環(huán)境。

在裝置底部設(shè)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(chǎn)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(dāng)?shù)乃?，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(chǎn)品的質(zhì)量。砂子的材質(zhì)為綠碳化硅，一種特殊材質(zhì)，適合于玻璃表面處理。

噴砂機底部和四周設(shè)置隔音板，有效地降低砂子撞擊玻璃或者噴砂機產(chǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)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(jìn)行周期性運動，從而帶動噴頭做周期性運動。該鋁板內(nèi)部帶有擋板，防止灰塵進(jìn)入滑軌內(nèi)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(hù)，坦克鏈在滑軌上運動。該設(shè)置在原有的滑軌上進(jìn)行改進(jìn)，更適合于噴砂機的運行。

本產(chǎn)品的設(shè)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(zhì)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(jìn)而提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，進(jìn)行大批量生產(chǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效降低了生產(chǎn)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(shè)計

4.1 成型工藝分析

主體外殼結(jié)構(gòu)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(shè)備大多數(shù)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(jié)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(shè)備工作過程中的穩(wěn)定性，提高設(shè)備的機械性能[5]。

4.2 主體外殼的模具結(jié)構(gòu)設(shè)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(jù)尺寸要求，將設(shè)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(shè)備底部設(shè)計成功。注意設(shè)備底部具有一定的斜度，由3塊PP板材將設(shè)備底部組成，焊接部位需要去除毛刺、飛邊的情況，設(shè)備的兩邊均設(shè)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(shù)部件的材質(zhì)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(jù)傳動軸的直徑選擇對應(yīng)的電動機，通過齒輪傳動的方式，帶動噴砂箱底部滾輪的轉(zhuǎn)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(jìn)行改造，在滑軌的兩側(cè)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(cè)應(yīng)裝有擋板，防止在噴砂的過程中產(chǎn)生的粉塵飛濺。采用負(fù)壓式噴砂槍，有一個進(jìn)氣接口，一個進(jìn)砂接口，通過管道將兩者輸送到噴砂槍，進(jìn)而一同噴射的玻璃表面，并且噴砂槍頭內(nèi)部設(shè)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(shè)置。該設(shè)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(jìn)而控制設(shè)備的運行，伺服電機的轉(zhuǎn)速，水泵的開關(guān)，攪拌的開關(guān)，供油系統(tǒng)的開關(guān)，照明系統(tǒng)的開關(guān)，抽氣系統(tǒng)的開關(guān)等，該設(shè)備帶有急停按鈕，防止設(shè)備出現(xiàn)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(guān)參數(shù)的選擇。噴砂槍到滾輪距離的確定。如圖7所示，根據(jù)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(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，因此，噴砂槍到滾輪的距離為定值。氣體壓力大小的確定：經(jīng)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(dá)到預(yù)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(nèi)部及噴砂槍

5 結(jié)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(chǎn)品，通過采用UG軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計與改進(jìn)，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(xiàn)并改進(jìn)產(chǎn)品的問題，并且有效地提高設(shè)備生產(chǎn)效率。目前，該設(shè)備已成功應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)AG玻璃，經(jīng)數(shù)月使用，設(shè)備正常運行，且能夠生產(chǎn)質(zhì)量合格的產(chǎn)品，為企業(yè)大批量生產(chǎn)AG玻璃提供強有力的保障。