機械自動化技術在摩擦材料行業的應用研究

崔來

(埃梯梯(中國)投資有限公司上海分公司，上海 200051)

機械自動化技術在摩擦材料行業的應用研究

崔來

(埃梯梯(中國)投資有限公司上海分公司，上海 200051)

汽車制動摩擦材料是汽車制動系統中至關重要的部件，起到保障行車安全的作用。摩擦材料的生產方式從簡單的手工操作及批次生產逐步發展到機械控制自動化和流水線生產。機械自動化不僅提高了勞動生產率，減少了粉塵污染，而且改進了生產技術及產品質量控制，推動了汽車制動行業的發展。通過介紹機械自動化技術在車用摩擦片生產過程中的應用，來解讀先進的摩擦片生產過程。

機械自動化；摩擦材料；現狀與展望

0 前言

摩擦片的生產主要基于以下生產過程： 摩擦材料混料/背板準備→壓制→熱處理→磨削→噴漆→組裝→包裝及發運。機械自動化的引入，保證了生產過程的自動控制以及各工序間的流水線作業。文中著重介紹摩擦材料生產技術革新過程及各工序中自動化技術的應用。

1 摩擦材料生產技術革新過程

由于自動化技術的引入及擴展，極大地提高了生產效率，生產過程從最初的約15天生產一個批次，提高到現在每3 h即可生產一個批次。具體見圖1。

1.1 混料工序

在混料過程中采用了計算機自動配料系統，每種原材料自動稱量后，由機械手托起并無泄漏地投入到混料機內，按配方規定完成所有原材料上料后，混料機將按設定好的程序進行自動混料，混好料后，混合料自動被倒入盛料筒內。整個過程都是在密閉環境下自動控制的，避免了原材料及混料的泄漏及粉塵漂浮于空氣中，維護了操作工人的安全與健康，同時保證了工作環境的干凈與整潔。

1.2 壓制工序

除混料配方是摩擦片的專有技術外，壓制工序對于摩擦片生產及產品質量的保證是非常關鍵的。目前市場上應用比較廣的先進自動化生產設備主要來自于奧地利IAG公司，他們生產的壓制設備為自動旋轉多工位液壓機，每工位模腔有單腔、雙腔、四腔、六腔和八腔配置。不管壓機有多少工位及模腔設置，每個模腔的壓力和溫度都是單獨控制的，這保證了每腔壓制產品加工參數的一致性，避免了傳統多腔壓機單一控制單元造成的不同模腔之間壓力及溫度的差異性，從而能很好地控制產品質量及一致性。下面就以IAG公司生產的19工位，每工位雙腔的壓機作簡單介紹(每旋轉1周，可以生產38片摩擦片)。

壓制過程分以下步驟：模腔清理(銅絲刷及壓縮空氣)→噴液體脫模劑→摩擦材料自動稱量后放入模腔→摩擦材料分攤并壓平→底料材料自動稱量后放入膜腔→底料材料分攤并壓平→機械手放上鋼背板→開始壓制(上模板壓下，同時模芯頂上來)→放氣及保壓(根據工藝參數及配方特性確定放氣次數及保壓時間)→壓制完成(上模板抬起，模芯向上頂出摩擦片)→機械手取下摩擦片并放在傳送帶上→開始下一次壓制過程。整個過程均是計算機自動控制的，同時在各個分步過程中設有自動檢測傳感器，如果混料質量、產品厚度、壓制溫度及時間有偏差，則產品會自動被篩選出來，投入廢品箱內。

區別于傳統壓制模式(人工稱料，人工上料，手動操作設備及人工取下摩擦片)，全自動化壓制不僅可以節省人工(至少1人1機操作→1人多機巡視)，保證產品質量，自動檢測缺陷產品，提高生產效率，而且在全封閉條件下操作，可以減少壓制過程中產生的粉塵及氣味對人員及環境的危害及污染。

1.3 熱處理工序

熱處理對于摩擦片的定型、強度、耐磨性及后續的摩擦性能起著至關重要的作用。了解熱處理工序的重要性之前，有必要了解摩擦片的組成機制：摩擦片是多組分混合原材料通過樹脂和橡膠做交聯劑，在壓力和溫度作用下壓粘在鋼背板上的固體混合材料，在制動壓力推動下，通過擠壓制動盤，把車輛的動能轉化為熱能而使車輛減速或停止。傳統的熱處理方式是把整批壓制好的摩擦片，放入熱處理箱(烘箱)內，通過升溫至230 ℃(樹脂和橡膠硫化點)、保溫及降溫過程完成。熱處理箱是獨立的，熱處理時間一般為4～8 h，在此期間摩擦片無任何加工過程。自動化生產線采用紅外線熱處理技術，并且熱處理箱和生產線連為一體，熱處理時間一般為15 min，不但大大提高了生產效率，而且紅外線熱處理使材料的處理更徹底、均勻，避免了傳統熱處理箱不同區域溫度的差異性。

1.4 磨削工序

根據產品設計，摩擦片需要磨去表面的壓制及熱處理硬皮，達到產品要求的厚度。同時由于制動噪聲的匹配，可能需要對摩擦材料進行倒角或開槽。傳統的加工方式，需要不同的工序和設備來完成平面、倒角或開槽的磨削。自動化生產線采用機械手吸附摩擦片，根據計算機設置，通過機械手角度的轉換來完成不同的加工要求，并且無需人員值守。這樣極大地節省了人工及設備投資，并且工作環境為密閉的，防止了磨削粉塵及噪聲的擴散。

1.5 噴漆工序

采用機械手分揀和碼放摩擦片到傳送帶上，從磨削工序過來時為摩擦面朝上，放入噴漆設備需要摩擦面朝下。粉末漆通過靜電吸附原理被噴涂到摩擦片鋼背板上，隨后經過加熱液化及冷卻處理后，經機械手分揀并放入下一道工序的傳送帶上。由于噴漆線的生產效率高，一般可以實現兩條生產線共用噴漆線。通過檢測傳感器，機械手可以把不同產品分別放入設備的不同區域，在取出產品時放入不同的后續加工生產線上。

1.6 組裝工序

組裝工序是指粘接消音片、安裝和鉚接彈簧及報警器、印標識。所有工序通過傳送帶和機械手進行無縫連接及操作，不但可以提高生產效率、節省人工、保證組裝質量，還可以把復雜工序簡單化。

綜上所述，通過自動化技術的應用，可以實現摩擦片加工的連續不間斷生產，不僅加快了生產的流轉和變換速度，提高了生產效率和產品質量，而且極大地降低了生產人工和檢測投入成本。機械自動化在摩擦片行業的引入，不僅推動了摩擦材料制造業的技術水平，而且對生產過程的綠色環保化起到了重大影響，它是一種全新的生產力，其發展應用在國內外已受到越來越多的關注。

2 總結及展望

隨著機械自動化技術在摩擦材料行業的廣泛應用，不僅可以減少人員的投入，提高工作效率，保證產品質量、穩定性和可靠性，而且有效降低生產過程中的粉塵及氣味污染，降低了生產成本。同樣地，隨著我國汽車行業的飛速發展，對摩擦材料的技術要求必然更加苛刻，這也將推動行業自動化水平的發展，相信逐步會有更新的自動化生產設備及工藝應用到摩擦材料行業生產中。

ApplicationofMechanicalAutomationTechnologyinFrictionMaterialIndustry

CUI Lai

(Shanghai Branch，ITT (China) Investment Co., Ltd.,Shanghai 200051,China)

Friction material of automobile is very important in braking system, to ensure driving safety. Production of friction material is from simple manual operation and batch production gradually to mechanical automation and production line. Mechanical automation not only improves labor productivity, reduces dust pollution, but also improves quality control of production technology and products, promoting the development of automobile friction industry. Based on introducing application of mechanical automation technology in the production process of automotive friction material, the advanced production process of brake pad was interpreted.

Machinery automation; Friction material; Status and prospects

2014-05-07

崔來(1970—)，本科，從事產品測試、研發及銷售工作。E-mail：Lai.cui@itt.com。