汽車輪轂?zāi)＞吒邏核h(huán)自動清理系統(tǒng)裝置及應(yīng)用研究

李凱 王震 馬澤云 楊金嶺

摘要：汽車輪轂?zāi)＞咔謇硎悄＞呱a(chǎn)使用過程的必要環(huán)節(jié)，通過對不同模具清理方法優(yōu)缺點進行的分析比較，介紹了一種借助機器人、一些輔助機械和循環(huán)管路機構(gòu)，通過汽車輪轂?zāi)＞吒邏核h(huán)自動清理系統(tǒng)裝置及應(yīng)用方法研究，并說明了其優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：汽車輪轂?zāi)＞?；清理裝置；應(yīng)用研究；方法

模具是產(chǎn)品成形的關(guān)鍵工具，有“制造之母”之稱。模具在使用后需要對表面渣子廢物、潤滑劑及油脂進行清理，以便下次生產(chǎn)并利于產(chǎn)品成形。汽車輪轂?zāi)＞咔謇?，工人勞動強度大、效率低，是汽車輪轂生產(chǎn)中提高效率的瓶頸，也是影響生產(chǎn)效率的因素。為解決該問題，適應(yīng)高效生產(chǎn)，提高勞動生產(chǎn)率，特研究了一種汽車輪轂?zāi)＞吒邏核h(huán)自動清理裝置系統(tǒng)及應(yīng)用方法。

汽車輪轂?zāi)＞咔謇矸椒ǚ诸?/p>

（1）人工清理法? 勞動強度大，費時費力。從環(huán)保和人性化角度分析，由于粉塵和噪聲的原因?qū)と撕粑到y(tǒng)和聽力有傷害。

（2）機械式清理法? 機械、液、電氣傳動頭部借助于機械磨頭和機械刷對模具表面進行清理，靈活性較差。

（3）噴砂、噴丸法? 用噴砂、噴丸設(shè)備，由于介質(zhì)是固體會產(chǎn)生塵埃難分離，一般作為一種輔助方法。

（4）超聲波法? 利用水溶液進行清洗，一般只能作為一種輔助方法。

（5）激光清理法? 激光使用功率大，容易傷模具金屬表面，功率小無法清理模具金屬表面。

（6）化學(xué)清洗清理法? 對模具腐蝕是難題，后續(xù)清洗液難處理而且污染環(huán)境。

（7）高壓水、高壓蒸汽法? 借助機器人或固定噴嘴噴頭清理模具表面，介質(zhì)靈活可循環(huán)使用。

（8）干冰清理法? 借助噴槍噴嘴、噴頭清理模具表面，介質(zhì)靈活不可循環(huán)使用。

高壓水循環(huán)自動清理系統(tǒng)裝置

1.裝置功能

汽車輪轂?zāi)＞吒邏核h(huán)自動清理系統(tǒng)裝置能夠解決如下問題：

1）準(zhǔn)確干凈清理模具表面石墨和油膩。

2）熱風(fēng)對模具表面進行吹干，防止模具腐蝕。

3）石墨和油泥與清洗液有效分離，清洗液再利用。

4）合理配比清洗液降低成本和防止腐蝕模具。

2.裝置結(jié)構(gòu)組成

高壓水循環(huán)自動清理系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，按功能主要分為6大機構(gòu)。

1）翻轉(zhuǎn)夾緊機構(gòu)，包括減速機、聯(lián)軸器、左旋轉(zhuǎn)軸、右旋轉(zhuǎn)軸、右活動架、伺服電動缸、主機架、導(dǎo)軌及減速電動機。

2）噴洗機構(gòu)，包括六軸機器人、高壓清洗劑V形噴嘴。

3）清洗液分離機構(gòu)，包括分離器、分離減速電動機、清洗劑收集箱及過濾網(wǎng)。

4）清洗液循環(huán)機構(gòu)，包括清洗劑加熱裝置、高壓水泵、高壓清洗劑膠管及管支架。

5）吹干機構(gòu)，包括熱風(fēng)機單元和立柱。

6）石墨分離機構(gòu)，包括分離器、提升機和收集器。

3.裝置結(jié)構(gòu)及零部件關(guān)系

減速電動機置于電動機固定支架上并與減速機連接，減速機與聯(lián)軸器連接，聯(lián)軸器與左旋轉(zhuǎn)軸連接。汽車輪轂?zāi)＞咦罂撞迦胱笮D(zhuǎn)軸中，汽車輪轂?zāi)＞哂铱撞迦胗倚D(zhuǎn)軸中。左旋轉(zhuǎn)軸和右旋轉(zhuǎn)軸置于軸承中旋轉(zhuǎn)，右旋轉(zhuǎn)軸置于軸承中，它們都置于右活動架中。伺服電動缸左端與主基礎(chǔ)機架左端固定支架連接，伺服電動缸右端與右活動架連接，右活動架置于導(dǎo)軌上滑動，導(dǎo)軌固定置于主基礎(chǔ)機架上。六軸機器人置于地上的底座上。清洗劑加熱裝置置于地上。高壓水泵置于地上的底座上，高壓清洗劑管置于管支架上傳輸熱高壓清洗劑，高壓清洗劑V形噴嘴為噴置于機器人手臂頭部夾爪上。通過高壓清洗劑膠管將清洗劑加熱裝置和高壓水泵連接。利用六軸機器人手臂頭部行走軌跡可編程特點，六軸機器人手臂頭部V形噴嘴噴嘴在模具表面行走路線如圖2所示。一種從中心向邊沿沿著汽車輪轂輪輻筋的行走的軌跡，利用噴嘴中噴出的高壓清洗劑清理模具表面，另一種是沿中心多圈行走幾圈的軌跡。利用噴嘴中噴出的高壓熱清洗劑清理模具表面，達(dá)到干凈清理模具表面目的。

分離器主軸和從動軸帶動鋼絲篩網(wǎng)順時針O形循環(huán)轉(zhuǎn)動，分離器置于提升機左側(cè)上、主機架的溜槽正下方，分離減速電動機連接分離器主軸借助從動軸帶動鋼絲篩網(wǎng)順時針循環(huán)，經(jīng)過鋼絲篩網(wǎng)過濾后清洗劑從分離器分離直接落入收集箱地溝中。同時模具清理下來的臟物沿著分離機鋼絲篩網(wǎng)被刮落入下端提升機中，通過提升機將大塊或小塊臟物收集到收集器中。分離下來的清洗劑通過過濾網(wǎng)過濾后通過管道和加壓泵重新回到清洗劑加熱裝置中再利用。清洗液補給管路為清洗劑加熱裝置中補充使用中丟失的清洗液。分離器、提升機、收集器都置于地溝中夾箍置于機器人手臂上夾緊其上輸送管和夾箍置于噴嘴固定座上夾緊其上輸送膠管和高壓清洗劑V形噴嘴，噴嘴固定座通過螺栓連接于機器人前臂端部?？^夾與輸送膠管頭端、V形噴嘴通過螺紋擰于卡頭端。收集器置于提升機右側(cè)下收集臟物。分離器置于收集箱上，提升機、收集器都置于地溝中。清洗劑收集箱置于地溝中，過濾網(wǎng)置于收集箱中間用于過濾再利用清洗液。熱風(fēng)機單元置于立柱上對清理后模具表面進行熱風(fēng)吹干，防止清洗液腐蝕模具。

裝置結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點

1）隨著人工成本的提高，機器人的普及其成本的降低，某些環(huán)境惡劣的工作崗位機器人代替人是必然趨勢。

2）熱風(fēng)機單元吹干模具表面防止清洗液腐蝕模具。分離器能有效分離清洗液和模具清理下來的臟物，清洗液介質(zhì)靈活可循環(huán)使用。分離器作為一個組件可設(shè)計為本裝置結(jié)構(gòu)的O形循環(huán)轉(zhuǎn)動分離器，也可根據(jù)生產(chǎn)使用需要設(shè)計為離心分離式分離器。

3）利用六軸機器人手臂頭部行走軌跡可利用robot studio軟件編程的特點，實現(xiàn)對模具表面任意位置進行高壓清洗劑噴射，以及對模具表面任意位置清理。根據(jù)模具模芯凸凹表面成形結(jié)構(gòu)借助于robot studio軟件對機器人噴嘴運動軌跡進行編程，實現(xiàn)對成形模具凸凹不平處進行重點重復(fù)高壓清洗清理，設(shè)計更加靈活。對容易清理模具位置表面一次（遍）清理完成，對于難清理鍛造模具位置表面可通過多次（遍）清理來完成，上述工作形成經(jīng)驗數(shù)據(jù)存入專家數(shù)據(jù)庫通過一次編程即可完成。

具體實施過程及應(yīng)用方法研究

汽車輪轂?zāi)＞咦罂撞迦胱笮D(zhuǎn)軸中，汽車輪轂?zāi)＞哂铱讓?zhǔn)右旋轉(zhuǎn)軸。伺服電動缸右端帶動右活動架在導(dǎo)軌上向左滑動，模具右孔插入右旋轉(zhuǎn)軸中并在伺服電動缸右端夾緊力作用下，左旋轉(zhuǎn)軸和右旋轉(zhuǎn)軸在軸向上夾住模具。電動機主軸旋轉(zhuǎn)通過減速機即可實現(xiàn)左旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)帶動夾住汽車輪轂?zāi)＞咝D(zhuǎn)。通過汽車輪轂?zāi)＞哒婧捅趁嫘D(zhuǎn)或360°旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對汽車輪轂?zāi)＞哒婧捅趁娴幕蚱渌恢玫母邏簢娚淝逑辞謇肀砻骐s物工作。

根據(jù)模具模芯凸凹表面成形結(jié)構(gòu)借助于robot studio軟件對機器人噴嘴運動軌跡進行編程，實現(xiàn)對成形模具凸凹不平處進行重點重復(fù)高壓清洗清理，對容易清理模具位置表面一遍完成，對難清理模具位置表面的通過多次清理來完成。利用六軸機器人手臂頭部行走軌跡可編程特點，編寫好六軸機器人手臂頭部夾爪夾住的V形噴嘴在模具表面行走路線圖。利用噴嘴中噴出的高壓熱清洗劑清理模具表面，達(dá)到干凈的清理模具表面目的。

分離減速電動機連接分離器主軸，分離器置于提升機左側(cè)上、主機架的溜槽正下方，分離減速電動機連接分離器主軸借助從動軸帶動鋼絲篩網(wǎng)順時針循環(huán)，經(jīng)過鋼絲篩網(wǎng)過濾后，清洗劑從分離器分離直接落入收集箱地溝中。同時模具清理下來的臟物，沿著分離機鋼絲篩網(wǎng)被刮落入下端提升機中。分離下來的清洗劑通過過濾網(wǎng)過濾后通過管道和加壓泵重新回到清洗劑加熱裝置中再利用。清洗液補給管路為清洗劑加熱裝置中補充使用中丟失的清洗液。置于立柱上的熱風(fēng)機單元對清理后模具表面進行熱風(fēng)吹干防止清洗液腐蝕模具。鍛造模具表面涂防護機油后即可入庫待用。

結(jié)語

以上介紹的是一種借助機器人和一些輔助機械及循環(huán)管路機構(gòu)通過高壓水循環(huán)自動清理系統(tǒng)裝置及使用方法。該裝置解決了工人清理鍛造模具效率低、勞動強度大問題，提高了生產(chǎn)效率，具有縮短鍛造模具清理時間、提高清理效率及裝置安全可靠等優(yōu)點。