沖壓線清洗機擠干系統增加抽真空裝置

2020-03-06 02:08:10韓彬彬趙雨田高東杰倪琳

汽車零部件 2020年1期

韓彬彬，趙雨田，高東杰，倪琳

(北京現代汽車有限公司，北京 101300)

0 引言

沖壓件(鋼板毛坯件)在進入壓力機前首先需要進行一道清洗擠干工藝[1]，該工藝是由清洗機完成的。清洗機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量和成型后沖壓件的防銹性能。如果清洗機擠干效果不良，則會導致從清洗機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,又可能導致后序成型的沖壓件發生曲折現象；若表面油膜較薄，則可能會造成后序成型的沖壓件發生頸縮、開裂現象。

為了更好地提高清洗機擠干效果，確保成型沖壓件的品質，本文作者為清洗機擠干系統增加抽真空裝置，進一步提高清洗機的擠干效果，從而達到獲得目標油膜厚度的目的。

1 問題點

該清洗機是由1對送料輥、1對刷輥、3對擠干輥(1—3號)及噴油裝置構成。

沖壓件(鋼板毛坯件)經送料輥進入清洗區，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行第一次沖洗；然后由1對刷輥(轉動方向與沖壓件運動方向相反)對沖壓件上下兩面進行刷洗，粘附在沖壓件表面的雜質被刷掉；繼續進入第二組噴油管進行二次沖洗；最后經過1-3號擠干輥將沖壓件表面油膜擠干并傳送出清洗機[2]。清洗機輥子布局如圖1所示。

圖1 清洗機輥子布局

送料輥和擠干輥壓力可通過與上輥接連的氣缸進行調節，刷輥位置固定不可調節。刷輥由一個單獨的電機驅動，方便調整刷洗速度，其他輥子由另外一個電機驅動進行整體轉動。板料表面的油膜厚度則可以通過調節1—3號擠干輥氣缸氣壓大小進行控制，其氣壓調節范圍為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有利于輥子在旋轉過程中更好地擦拭、吸收沖壓件表面油膜，使沖壓件表面形成厚度均勻的油膜。

在實際生產中，要求進入壓力機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)測量經過清洗機清洗的沖壓件表面油膜厚度，選取如圖2所示的4處位置進行多次測量求平均值,測量結果如圖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清洗后的沖壓件表面油膜厚度為3.0～6.0 g/m2，測量數據均高于標準值，測量結果如表1所示。

方案1的清洗機擠干效果最差，此時從清洗機出來的沖壓件表面油膜厚度應該最大；方案4的清洗機擠干效果最好，此時從清洗機出來的沖壓件表面油膜厚度應該最小。測量結果和理論分析結果一致，但是所有測量數值均高于標準范圍。

表1 測量結果表

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，在空心輥芯上套無紡布壓裝而成。現采用的真空輥保持原有結構不變，但表面選用吸油效果更好的無紡布材質，依然采用空心輥芯，但空心輥芯表面分布著細密的小孔，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。

原擠干輥通過輥子的不停旋轉，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，隨著輥子的旋轉被甩出，大部分甩出的油因重力作用流入清洗機下端，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

當安裝真空輥后，真空輥未封閉中空軸端通過管路和抽真空系統相連接。抽真空系統原理如圖5所示，由8個部分構成。

①旋轉接頭。2個旋轉接頭分別和上、下2個真空輥未封閉中空軸端相連接，當真空輥旋轉時，油管不會隨著輥子的旋轉而轉動。

②油霧分離器為進行第一次油霧分離的裝置，把從真空輥內部出來的油霧分離成空氣和油，油在重力作用下經過層層過濾下降到油霧分離器底部，通過循環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，該抽真空系統共由4個油霧分離器構成，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主油霧分離器為進行第二次油霧分離的裝置，再次分離經過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，油在重力作用下經過層層過濾下降到底部，通過循環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&電機為抽真空系統的核心裝置，為整個系統提供動力。當真空泵&電機啟動后，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，該系統共有2套真空泵&電機，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。儲存和供應清洗油的裝置，分為干凈油箱和臟油箱。通過循環泵的清洗油最終全部匯入臟油箱。