凸輪軸軸承座清洗機

1設備總體考慮和工作流程設置

1. 待清洗工件說明

   清洗對象：凸輪軸承座等系列鑄件產品及發動機零件

   產品尺寸：152mm X 104mm X 32mm

   最大工件重量：1.5Kg

   工件產量： 800 套/8 小時

   工裝要求：清洗工件屬于精密零件，清洗傳輸時防止碰撞、劃傷等機械損傷

2. 產品清潔度要求：

   去除工件表面的加工過程的鐵削等污染物， 對清洗過的工件進行風 切然后防銹，防銹完畢后烘干,清洗后工件無污染物，工件干凈。

   （3）清洗節拍的確定

   根據清洗的對象，主要是對凸輪軸承座等系列鑄件產品及發動機零件的清洗，根據每天的清洗量，初定輸送網鏈速度為0.5-1m/min，速度可調，實際工作速度為0.6m/min，速度可調，每天按8小時計算，每天最大清洗量為1000套/天（工件籃裝載清洗）。

   根據工件的實際情況，工件采用步進通過的方式輸送，節拍定為0-10min分鐘（速度可調）。清洗節拍是一個可調整的參數，在實際生產中，可根據實際的情況，增加或減少，前提是清洗的質量滿足要求。

   由于需要采用高壓噴淋清洗、風刀切液、噴涂防銹液、風刀切液、熱風烘干的方式，我們確定采用直線布置的方式。即一頭進，一頭出的方式。

   （4）輸送的方式確定

   由于工件清洗方式為步進通過式，所以，我們確定采用重載不銹鋼網鏈輸送的方式。上工件、噴淋清洗、風刀切液、噴涂防銹液、風刀切液、熱風烘干下工件等全部采用一個輸送系統，由一臺電機減速機驅動。

   （5）清洗機的擺放方式

   采用清洗通道一字擺開的方式，后部設置清洗液儲液箱、過濾器等附件。考慮便于人工的上料，應盡量降低上料平臺高度，最終確定工件的上料高度為0.75米。

   清洗機總體占地面積約為9米×2米，直接擺放在地面上，不需要下沉。

   （6）清洗的方式

       根據客戶的要求，采用噴淋清洗、噴涂防銹液、風刀切液、熱風烘干的方式,噴射清洗為全覆蓋噴射清洗。

   （7）工藝流程設計

   根據用戶的要求和我們的實踐經驗，設置的工藝流程如下所示：

   準備工作→人工上工件→高壓噴淋清洗→風刀切液→噴涂防銹液→風刀切液→熱風烘干→人工下工件

   3.工藝流程簡介

   下面對清洗機的工藝流程做簡介：

   ⑴準備工作：主要是提前給清洗液預熱（在首次開機時，預熱時間需要0.5小時，），將零件搬運到清洗機上料臺附近。

⑵上工件：可采用人工搬運上料，也可采用機械搬運上料（輸送帶上料等）。

⑶噴射清洗：當工件到達噴射清洗工位，噴淋泵啟動，利用高壓水對工件表面進一步沖洗，去除工件表面殘留的污物及清洗液。

⑷風刀切液：當工件到風刀切液瀝水工位后，開啟風刀，利用風力清除零件表面殘留的清洗液，風刀風力來源采用高壓風機，每道清洗后均采用離心風機加風刀的方式去除工件表面殘留的水份。

⑸噴涂防銹劑：當工件到達噴涂工位，噴淋泵啟動，對工件進行全方位噴涂防銹劑。

⑹風刀切液：當工件到風刀切液瀝水工位后，開啟風刀，利用風力清除零件表面殘留的清洗液，風刀風力來源采用高壓風機，每道清洗后均采用離心風機加風刀的方式去除工件表面殘留的水份。

⑺熱風烘干：零件經過壓縮空氣吹干后表面還殘留一定量的水份，當工件輸送至熱風烘干工位后開啟電熱風爐，熱風通過管道進入烘干室，對工件表面進行烘干作業。

⑻檢查并卸工件：在下料位對工件進行檢查，對個別有積水的地方用壓縮空氣槍吹干，然后取下工件，完成工件的整個清洗過程。

3 主要技術指標

根據廠方的要求，結合工件的實際情況，確定其主要技術指標如下：

• 上料平臺高度：750mm

• 清洗節拍：0-10min（可調）

• 主機外形尺寸：長×寬×高：約9000×2000×2000（直接布置在地平面上）

• 設備占地面積：約10米×3米（含電控柜）

• 清洗室尺寸：長×寬×高≈7000×750×300

• 清洗室通道有效寬度和高度：400×200

• 儲液箱尺寸：3000×1000×500

• 設備裝機總功率：約100 Kw（1小時預熱）。平時使用功率：約60KW，其中：

• 噴射清洗泵功率：7.5KW

• 循環泵功率：3KW

• 防銹噴淋泵：1.5KW

• 清洗液加熱功率：約27Kw

• 防銹液加熱功率：約18Kw

• 拖動功率：約3Kw

• 吹水風機：3Kw X 2臺=6Kw

• 熱風爐：30KW

• 排濕風機：1.5KW X 2臺=3KW

• 其他：約3Kw

• 噴射泵流量：36m3/h

• 設備用水量：約2噸

• 清洗液溫度：40～80℃（可調）

• 防銹液溫度：30～80℃（可調）

• 水箱內設置油水分離裝置，油水分離能力超過50L/ h，除油后的清洗液內含油量不大于5ml/L；

• 儲液箱內設有上下液位計，可對高低液位自動報警

• 各箱體都設有排水裝置，可對清洗后的污水定期排除。

• 儲液槽為雙層保溫結構，內層為不銹鋼材質，設有自動加溫裝置，溫度可設置，設有高低液位計，當液位高出或低于設定液位時，能自動報警。

• 清洗系統設有精密過濾器，一級精密過濾精度：30μ，二級過濾精度為10μm，三級過濾精度為5μm，使清洗質量達到規定要求。

• 采用PLC進行控制，可對溫度、液位、速度等參數進行控制，并進行高低位的限制與報警，設有緊急停止按鈕，手動自動可轉換。

• 采用觸摸屏顯示與操作。

• 配有壓縮空氣槍，可對工件根據需要進行吹水處理。

• 設備噪音：≤85分貝

• 清洗介質：水基清洗液

   

  5 設備構成簡介

  該設備主要由三大部分組成，即：機械部分、水循環部分和電控部分。下面做簡要介紹。

  5.1機械部分

  該部分主要由整體機架與殼體、清洗室、噴射清洗系統、工件輸送系統、壓縮空氣風干系統、清洗液循環過濾系統、加熱系統、儲液箱、油水分離器、磁性分離器等組成。

5.1.1整體機架與殼體

整體機架與外殼均采用普通碳鋼制作，并進行油漆防護，保證外部的美觀。下部采用框架與門結構形式，與液體接觸的材質全部采用不銹鋼材質或其他防腐性材質制作，防止產生銹液。

5.1.2清洗室

該清洗室是一個綜合工作室，在該室內進行噴射清洗、吹水等工藝過程。該清洗室主要由清洗室體、支架、導流槽、各種安裝支架等組成。下面分別做簡單介紹。

清洗室體：該室體采用不銹鋼板做內封板，防止生銹。外部直接采用清洗室的殼體。在清洗室內分成幾格，便于清洗與漂洗等工位的安裝，同時，在清洗室內還有一些不銹鋼支架，安裝內部的機構。輸送機構等均安裝在清洗室內。

導流槽：是安裝在清洗槽下面的一個斜面槽體，可將清洗后的液體導流到儲液箱。該導流槽分成幾個部分，即將清洗液導流回清洗液儲液箱，漂洗液導流回漂洗液儲液箱。

各種安裝架：由于在該清洗室內需要安裝高壓清洗系統、壓縮空氣風干的管道等，因此，在清洗室內還安裝有各種安裝支架。

5.1.3噴射清洗系統

該機構主要由高壓噴射泵、過濾系統、噴射管、不銹鋼管道及噴嘴等組成，噴嘴布置在噴射管上，在噴射清洗時能徹底去除殘留的污物。噴射清洗系統：該系統主要由噴射泵、噴嘴、管道閥、過濾網等組成；噴嘴采用不銹鋼噴嘴組合布置，噴嘴水量根據實際情況增減；清洗泵采用不銹鋼耐酸堿立式泵； 清洗泵流量：36m3/h；清洗泵揚程：52m；噴射泵功率：7.5Kw；清洗液的儲液箱在清洗室的后部，液體通過導流槽回流到儲液箱，不需要回液泵，這樣可以較徹底的將液體回送到儲液箱?；厮偷囊后w還將經過接渣盒。在噴射清洗工位，設有擋板，在噴射清洗時，防止液體的串液。

5.1.4工件輸送系統

網鏈輸送的模式，即由不銹鋼網鏈組成輸送網鏈，保證工件在上面能平穩擺放，并不得大幅度移動，同時，下部要由足夠的空隙，便于工件的清洗。該部分主要是由步進電機、傳動機構、不銹鋼網鏈、導向機構、支架，定位工裝等組成。

5.1.5壓縮空氣吹干系統

采用高壓風機及風刀對工件水分吹干。主要由高壓風機、管道、氣嘴等組成。在壓縮空氣的作用下可快速去除零件表面的水分，加速零件干燥。

5.1.6電熱風爐烘干系統

該系統主要由風機、加熱室、風管、空氣過濾裝置等組成，完成對清洗后工件的烘干。

加熱管采用翅片式不銹鋼加熱器加熱，外部有保溫層；采用多處送風的方式送熱風。

熱風烘干溫度：80～120℃（可調）風機在加熱管的前面，對加熱管吹風；

熱風通過風管從底部對工件進行噴吹；

排氣裝置安裝在上殼體。排氣裝置可通過管道連接到廠里的通風主管，將濕熱氣體排出室外。在進風口設有空氣過濾裝置，保證烘干空氣的干凈。

5.1.7人工吹水槍

為了防止熱風烘干后工件上還有余水，特設置了采用壓縮空氣的人工吹水槍。在下料工位，可以通過該槍將工件上個別地方的積水吹走，加速其干燥。

5.1.8清洗液排渣及過濾系統

該系統主要由過濾網、磁性分離器、管道、接渣盒、過濾系統等組成。

由于在清洗的過程中，從工件上洗下的雜質需要及時清理，否則，就會對后續的清洗產生影響。因此，排渣和過濾在清洗機的設計中是很重要的。一般說來，過濾精度低，工件將不能洗干凈，但過高，又容易產生堵塞，而且過濾面積要很大，成本會很高。所以合適的過濾精度是非常重要的。在本方案中，對清洗系統，設置了3道過濾。首先，清洗槽中的液體在回流時將首先回送到接渣盒構，對液體進行初過濾，較大顆粒的物質將被過濾，由操作人員每天下班前進行處理。液體經過出渣機構后將經過2道網格，在進入噴射噴管前，還有三道袋式精密過濾器的過濾，以保證過濾的精度。

5.1.9磁性過濾器

該過濾器采用磁性吸附鐵質的原理，可將污質中的鐵屑等直接吸附，處理十分方便。

5.1.10加熱系統

該設備有兩套加熱系統，即清洗液的加熱、防銹液的加熱。主要由加熱元件、加熱管、溫度傳感器等組成。將清洗液和漂洗液加熱到合適的溫度，可以提高清洗的質量。

5.1.11儲液箱

該設備有三個儲液箱，即清洗液回流槽、清洗液儲液箱、防銹液儲液箱。三個箱體的結構與尺寸基本相同，下面以清洗液儲液箱為例進行介紹。

該儲液箱主要由箱體、過濾器、排污閥、保溫層等組成。清洗液儲液箱分成三槽，在內槽之間設有半截式過濾網，采用沉降與過濾網相結合的過濾方式，以保證下次使用的清洗液的清潔度。

漂洗液液儲液箱的容量為1.5噸（尺寸約3000×1000×500），實際儲液為1.2噸（考慮到液體的空位和泡沫的影響等）

儲液箱的內壁用不銹鋼板制造，為防止清洗液的滲漏與揮發，該儲液箱進行了嚴格的密封處理；在儲液箱內部，都裝有溫度傳感器和高低液位傳感器；在儲液箱每格的的底部，裝有排污閥，當需要更換清洗液時，可以排出廢棄的清洗液和污物；所有的排污閥是連成一體的，便于工廠的集中排放。為保證清洗的質量，應定期對清洗液進行更換，并對儲液箱的進行徹底的清潔處理；在每個儲液箱中，都設有高低液位傳感器，在超過規定的液位后，都會自動報警；在儲液箱中，都設有溫度傳感器，當低于設定溫度時，啟動加熱器，當高于設定溫度時，將停止加熱器加熱。在清洗液儲液箱和漂洗液儲液箱中，都裝有油水分離器。

5.1.12油水分離器

由于工件表面有油污，故需要對清洗液和漂洗液進行油水分離處理。在該設備中，油水分離器設置在儲液箱的上部液面較為靜止的地方。將油污及時收集，可保證清洗的質量；在該設備中，設有一臺油水分離器，設在儲液箱上。

5.1.13蒸汽冷凝器

為了使清洗中產生的氣霧能及時處理，減少對車間的環境污染，在清洗機的上部裝了蒸汽冷凝器，可將氣霧進行冷凝處理，冷凝后的液體回到清洗機，干燥的空氣排到空氣中。

5.1.14、工件籃

工件籃采用不銹鋼制作，根據實際零件的情況，至少需要兩套工件籃，每套10只，最好是準備2套工件籃，這樣，清洗的效率會提高。工件籃的外形尺寸都是400×300×150，在放置工件時，由工件籃內的隔斷保證工件之間合適的間隔。工件籃包覆尼龍網帶，防止工件磕傷。

5.1.15排污系統

排污系統分是指清洗液漂洗液的間斷性排污。對于清洗液的間斷性排污，是指需要更換或清洗儲液箱時，對液體的排污。該系統主要由管道連通器、手動閥、排污閥等組成。一般情況下不使用，在更換清洗液時，開啟此系統，即可將廢液排出。

5.2電控部分：

5.2.1概述

本清洗機采用西門子系列PLC對清洗過程進行控制，人機操作界面采用觸摸屏，PLC與觸摸屏進行通訊，觸摸屏畫面直觀地顯示各機構的運行狀態。PLC對各傳感器的輸入信號進行掃描、邏輯運算處理、再發出控制指令去控制各運動機構執行相應的動作，實現各清洗工序按次序完成；同時系統設置了自動和手動選擇，可以對各工序進行單獨的控制操作，以適應實際生產中的特殊需要。

5.2.2電氣控制的設計準則

⑴符合工藝要求；

⑵先進性、合理性、實用性、經濟性；

⑶安全可靠性，具有連鎖互鎖功能，防止誤操作；

⑷系統具有良好的開發性、可擴展性；

5.2.3部分控制功能簡介

該系統采用西門子PLC做主控制器，人機操作界面采用觸摸屏，各檢測信號和操作指令輸入到PLC，再由PLC發出輸出信號，控制各執行機構動作，使設備進行有序的運行。本控制系統中我們充分利用PLC的硬軟件，合理有效地使用其輸入輸出功能，編制優化的控制程序，充分體現本機操作簡單、運行可靠等特點。

溫度控制：采用西門子溫度采集模塊對液溫和烘干溫度進行檢測控制，實際溫度數值和預設數值都在觸摸屏上直觀的顯示出來，并在觸摸屏上對各參數進行設置。溶液升溫采用電加熱方式，當溫度低于設定值時接通電加熱器，到達設定溫度時停止加熱。

液位檢測及液位控制：采用浮球式液位傳感器，將液位信號輸入到PLC，經過PLC邏輯判斷，系統對檢測到的液位作出相應的處理，當液位偏低時系統發出報警指示，并停止相應的加熱器或水泵等。此時提示操作人員補充清洗溶液。

電機運行狀態檢測功能：本清洗機所有泵、電機的驅動采用熱繼電器保護，若電機運行出現異常，熱繼電器動作，切斷電機控制回路，電機停止運轉，同時接通相應的報警及指示，系統停止相應執行機構動作。

5.2.4電氣控制特點

該線采用可編程控制器對全線設備進行時序邏輯與時間控制，操作十分方便。主要有以下特點：

1、操作自動化程度高，所有的操作都通過觸摸屏操作完成；

2、設置自動/手動轉換鈕，根據實際需要，可以進行各工序的人工控制。根據需要可方便的對清洗時間、溫度及各工序清洗的時間等參數進行設置，使之最大限度的滿足清洗的需要；

3、操作柜上設有急停按鈕，在緊急情況下停機，保障設備與人員的安全。由于系統采用了多處電氣和程序保護措施，急停按鈕幾乎不需要使用，但能加強操作人員的安全生產意識。

4、設置電氣連鎖功能，使系統工作安全可靠；

5、工作狀態指示及故障報警功能清洗機各機構或系統的運行狀態在觸摸屏上直觀的顯示出來，當某設備運行發生故障時，比如電機過載時熱繼電器斷開，屏畫面中的指示器閃爍紅色。

6、供貨范圍

（1）清洗機機架及殼體                   1套

（2）清洗室與導流槽                     1套

（3）輸送系統                           1套

（4）噴射清洗系統                       1套

（5）防銹噴淋系統                       1套