摘要：拋丸清理機(jī)是利用拋丸清理技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行清理從而達(dá)到清理工件、強(qiáng)化工件 的目的。根據(jù)吊鉤式拋丸清理機(jī)的組成及工作原理，可以發(fā)現(xiàn)拋丸機(jī)不能連續(xù)的 進(jìn)行清理工件。由這一特點(diǎn)，可以將吊鉤式拋丸清理機(jī)通過(guò)改進(jìn)吊鉤軌道的方法 達(dá)到連續(xù)循環(huán)的清理工件，提高拋丸清理機(jī)的自動(dòng)化程度。 本課題主要采用跟蹤測(cè)繪、觀察分析、理論計(jì)算、改進(jìn)修復(fù)的設(shè)計(jì)方法，并以 彈丸循環(huán)系統(tǒng)為主線，利用以上設(shè)計(jì)思路，使設(shè)備既要符合理論又要順應(yīng)現(xiàn)實(shí)的 可行條件及環(huán)境。 本文論述了拋丸器高鉻鑄鐵耐磨件復(fù)合型殼精密鑄造工藝的特點(diǎn)以及生產(chǎn)拋 丸器耐磨件的優(yōu)勢(shì)，從拋丸機(jī)械公司１００Ｔ復(fù)合型殼精鑄生產(chǎn)線角度分析了復(fù) 合型殼精鑄工藝生產(chǎn)工藝流程以及工序操作特點(diǎn)。并利用光學(xué)電鏡和洛氏硬度計(jì) 分析了高鉻鑄鐵耐磨件的微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，分析了不同熱處理方式對(duì)其 微觀組織結(jié)構(gòu)和硬度的影響。 本文以實(shí)際課題為背景對(duì)自動(dòng)拋丸清理機(jī)進(jìn)行了深入研究并作了大量的對(duì)比 分析，總結(jié)了各配套設(shè)備對(duì)整體工作效果的各種影響，并進(jìn)行了詳細(xì)的理論計(jì)算， 對(duì)研究拋丸機(jī)的工作具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：拋丸機(jī)的功用；工作原理：結(jié)構(gòu)；拋丸器；分離器；運(yùn)載裝置；高鉻鑄鐵耐 磨件；復(fù)合型殼熔模鑄造；微觀組織結(jié)構(gòu)

第一章緒論 第一章緒論
１．１表面清理技術(shù)及拋丸機(jī)概述
１．１．１表面清理技術(shù)
表面清理設(shè)備是用來(lái)清除工件表面氧化物和粘結(jié)物，并使工件達(dá)到一定的表 面質(zhì)量要求的設(shè)備。主要分為干式清理設(shè)備和濕式清理設(shè)備兩大類。在濕態(tài)下進(jìn) 行清理的濕式清理設(shè)備，一般無(wú)法清除表面的氧化物，也不能使表面達(dá)到一定的 清潔度和粗糙度，而且它的環(huán)境污染問(wèn)題多、投資也較大，一般在特定的條件下 才選用。而干式清理設(shè)備由于帶有一定的機(jī)械切削作用和使工件表面產(chǎn)生塑性變 形的沖擊作用，因此它不僅能去除工件表面的粘結(jié)物和氧化物，還能使工件表面 達(dá)到一定的表面質(zhì)量要求，且污染問(wèn)題較少，投資較低，因而得到廣泛的采用【ｌ】。 干式清理即在干燥、無(wú)液態(tài)介質(zhì)狀態(tài)下對(duì)工件進(jìn)行清理，這是對(duì)鑄件、鋼結(jié) 構(gòu)件等進(jìn)行表面除銹、去氧化皮、去除殘留型砂的主要方法。按清理機(jī)理，可分 無(wú)磨料清理和有磨料清理。 無(wú)磨料清理是用工件間互相碰刮和摩擦來(lái)完成工件表面清理的。為增強(qiáng)清理 效果，常在工件中加人一些星鐵。此法主要用在不怕碰撞、單件質(zhì)量小于５０至 ｌＯＯｋｇ的小型鑄件清理作業(yè)中【２】。 有磨料清理是利用高速飛行的彈丸對(duì)工件表面進(jìn)行沖擊、切削以達(dá)到清理目 的。這種方法能適應(yīng)各種材質(zhì)、重量和尺寸的工件，因而是目前干式清理所采用 的主要方法【３ｌ。 按照使彈丸產(chǎn)生速度的方法，有磨料清理分為噴丸清理和拋丸清理兩種。噴 丸清理是以壓縮空氣為動(dòng)力，將彈丸加速；拋丸清理是利用離心力將彈丸加速。 拋丸是一種機(jī)械方面的表面處理工藝的名稱，類似的工藝還有噴砂和噴丸。拋 丸的原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的拋頭將鋼丸加速到一定速度后，將高速鋼丸流拋向所 要清理的工件表面，以去除工件表面的粘砂、氧化皮和小的飛邊毛刺等，并得到 一定的表面粗糙度的過(guò)程〔４１，使工件變得美觀，或者改變工件的焊接拉應(yīng)力為壓應(yīng)力，提高工件的使用壽命。通過(guò)提高工件表面的粗糙度，也提高了工件后續(xù)噴漆 的漆膜附著力。拋丸這種工藝幾乎用于機(jī)械的大多數(shù)領(lǐng)域，如修造船、汽車零部 件、飛機(jī)部件、槍炮坦克表面、橋梁、鋼結(jié)構(gòu)、玻璃、鋼板型材、管道內(nèi)外壁防 腐甚至道路表面等行業(yè)【５１。
噴丸清理的特點(diǎn)如下：
（１）可以任意使用金屬或非金屬?gòu)椡?，以適應(yīng)清理工件表面的不同要求。
（２）清理的靈活性大，容易清理復(fù)雜工件的內(nèi)、外表面和管件的內(nèi)壁，并且 不受場(chǎng)地限制，可將設(shè)備移至特大型工件附近。
（３）設(shè)備結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，整機(jī)投資少；易損件少，維修費(fèi)用低。
（４）必須配備大功率的空壓站，在清理效果相同條件下，消耗的能量較大。 此外，所清理表面易有濕氣，容易再生銹。
（５）清理效率低，操作人員多，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 而相對(duì)噴丸清理，拋丸清理有以下特點(diǎn)：
（１）清理效率高，費(fèi)用低，操作人員少。容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，適用于大批量生
（２）不用壓縮空氣加速?gòu)椡瑁蚨槐卦O(shè)置功率大的空壓站，被清理的表面也無(wú)濕氣。
（３）靈活性差，受場(chǎng)地限制。清理工件時(shí)有些盲目性，在工件內(nèi)表面易產(chǎn)生 清理不到的死角。
（４）設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，易損件多，特別是葉片等零件磨損快，維修工時(shí)多， 費(fèi)用高。
（５）一般情況下不能使用輕而細(xì)小的彈丸。鋼材表面經(jīng)彈丸沖擊后會(huì)產(chǎn)生表 面強(qiáng)化現(xiàn)象，較大時(shí)可提高約５０％的疲勞強(qiáng)度，其抗腐蝕能力較大時(shí)可提高一倍， 表面硬度也將提高。鋼材表面經(jīng)彈丸沖擊后，還可消除焊縫的內(nèi)應(yīng)力和增加表面 粗糙度，并可顯現(xiàn)出材料中的隴蔽裂紋。下表列出了不同材料在拋丸清理前后疲 勞強(qiáng)度的提高值。
表１．１材料拋丸后的疲勞強(qiáng)度提高值

拋丸具有操作簡(jiǎn)單、耗能少、效率高、適應(yīng)面廣等優(yōu)點(diǎn)，是金屬材料表面改性 的有效方法，拋丸是一項(xiàng)具有無(wú)限發(fā)展前途和廣闊應(yīng)用空間的表面加工技術(shù)。較 近幾年拋丸領(lǐng)域出現(xiàn)了微粒沖擊、微粒鑲嵌鍍膜、高能和超聲拋丸等新技術(shù)。研 究表明，它們?cè)谠黾颖砻婀鉂嵭浴⒔档湍Σ料禂?shù)、提高耐磨能力、延長(zhǎng)使用壽命、 簡(jiǎn)化氮化過(guò)程等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的特性【６】。 拋丸清理方法現(xiàn)在是世界上較經(jīng)濟(jì)和較可靠的清理方法。拋丸清理技術(shù)跟其它 清理技術(shù)相比具有下述優(yōu)點(diǎn)?。?（１）提高機(jī)械產(chǎn)品和金屬構(gòu)件的抗疲勞性能 （２）消除應(yīng)力集中。 （３）延長(zhǎng)其使用壽命。 （４）優(yōu)化工件的表面工藝狀態(tài)。 （５）提高清理效率。 （６）減輕清理工作的勞動(dòng)強(qiáng)度。 （７）減輕環(huán)境污染。 對(duì)材料表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化清理，能使材料表面產(chǎn)生冷硬層和表面殘余壓應(yīng)力， 從而提高承載能力和延長(zhǎng)使用壽命【８】。
１．１．２拋丸清理設(shè)備的類型
根據(jù)被清理工件的運(yùn)載方式，拋丸清理設(shè)備有翻滾滾式、轉(zhuǎn)臺(tái)式、車式、輸送 帶式、懸掛式及組合式等多種類型【９】。翻滾式設(shè)備是工件放在具有操作空間的室體 壁上，由運(yùn)動(dòng)的室壁帶動(dòng)工件作翻滾運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)臺(tái)式設(shè)備是工件放在轉(zhuǎn)臺(tái)上，隨著 轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，改變著工件被清理的位置；車式設(shè)備是工件放在能移動(dòng)的車式承載 裝置上，使工件做平移運(yùn)動(dòng)或平移加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；輸送帶式設(shè)備是工件放在水平輸 送裝置上，工件平移運(yùn)動(dòng)或同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)；懸掛式設(shè)備是工件懸掛在連續(xù)水平輸送的 裝置上，工件作平移運(yùn)動(dòng)或邊移動(dòng)邊旋轉(zhuǎn)，或移動(dòng)到某一位置后只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 組合式有懸鏈、臺(tái)車組合及行車、臺(tái)車組合等組合形式。 拋丸生產(chǎn)線由上料系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、拋丸清理、彈丸回收、噴漆、烘干、卸料 系統(tǒng)、漆霧處理、粉塵處理等組成【１０１。
１．１．３拋丸清理機(jī)的發(fā)展歷程及前景
１９世紀(jì)七十年代初，第ｌ臺(tái)機(jī)械離心式噴丸器問(wèn)世主要用來(lái)做噴砂加工，它 的出現(xiàn)標(biāo)志著噴丸機(jī)的核心部件——噴丸器正式誕生。二十世紀(jì)初，美國(guó)制造出 激冷鋼丸，金屬?gòu)椡璧某霈F(xiàn)，不僅使噴砂工藝獲得迅速發(fā)展，而且產(chǎn)生了金屬表 面噴丸強(qiáng)化技術(shù)。隨后在１９２９年，美國(guó)人Ｚｉｍｍｅｆｌｉ將噴丸清理技術(shù)應(yīng)用在了彈簧 的表面強(qiáng)化，取得了良好表面清理效果。３０－－十世紀(jì)七十年代末，隨著噴丸清理 和噴丸強(qiáng)化技術(shù)的迅速發(fā)展，噴丸機(jī)械的研究隨即進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，從 此，噴丸機(jī)械的研究迅猛發(fā)展。目前，噴丸設(shè)備技術(shù)基本以機(jī)械離心式和氣動(dòng)式 為主，干濕結(jié)合、通用與專用并重的局面【ｌ】。 １００多年前世界上制造出了第一臺(tái)拋丸設(shè)備，開(kāi)始其主要用途為去除各種金屬 或非金屬表面的雜質(zhì)、氧化皮，改善工件的表面粗糙度等。經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀(jì)的發(fā) 展，拋丸清理工藝以及設(shè)備已經(jīng)相對(duì)比較成熟，并且它的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限在 各種重工業(yè)工廠。

隨著在美國(guó)佰萊泰克（ＢＬＡＳＴＲＡＣ）誕生的世界上第一臺(tái)水平 移動(dòng)式拋丸清理設(shè)備，拋丸清理的應(yīng)用領(lǐng)域也迅速擴(kuò)展到船舶甲板金屬表面處理 以及混凝土表面的涂裝處理上，并且引發(fā)了該行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)制訂和行業(yè)施工方法的規(guī)范【ｌｌＪ。 隨著美國(guó)佰萊泰克拋丸處理設(shè)備的不斷改進(jìn)和技術(shù)成熟，拋丸處理工藝和設(shè)備 已經(jīng)進(jìn)入歐美發(fā)達(dá)國(guó)家公路養(yǎng)護(hù)、橋梁施工和機(jī)場(chǎng)維護(hù)等領(lǐng)域。中國(guó)在拋丸處理 上的應(yīng)用及技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美等國(guó)家，只是在很少數(shù)的機(jī)械加工項(xiàng)目中 使用拋丸處理工藝，而在高速公路、市政道路以及混凝土橋梁的防水涂裝等絕大 多數(shù)非機(jī)械的行業(yè)中，此技術(shù)的應(yīng)用很少。
１．２課題概述
１．２．１選題的背景及意義
當(dāng)前，隨著技術(shù)的成熟和發(fā)展，清理設(shè)備已經(jīng)逐漸擺脫了“鑄造機(jī)械”的范疇， 已不僅僅應(yīng)用在鑄造業(yè)，包括高等*公路路面、港口、造船、鋼鐵冶煉業(yè)、鐵路機(jī)車、汽車的車身、底盤、航空航天及軍事領(lǐng)域如飛機(jī)機(jī)翼、尾翼、軍工件等、 工程機(jī)械、建筑機(jī)械、橋梁工程如建筑塔機(jī)、公路跨江跨海鋼結(jié)構(gòu)大橋等、電力設(shè)備制造業(yè)、公路兩邊的護(hù)欄、暖氣片、液化氣瓶、鋁合金、窗框等都是經(jīng)過(guò)拋 丸處理過(guò)的，拋丸技術(shù)正在影響和改變著我們的生活【１２１。 國(guó)內(nèi)的機(jī)械制造行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)激烈，拋丸機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)激烈程度也不斷的升*。拋丸機(jī)制造是典型的制造業(yè)，作為機(jī)械行業(yè)中不可或缺的一員，其為工業(yè)生產(chǎn)與 加工提供了各種機(jī)械裝備和設(shè)備。產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移是驅(qū)動(dòng)我國(guó)機(jī)械行業(yè)發(fā)展的重要因素， 由于我國(guó)的機(jī)械行業(yè)擁有較完善的設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)業(yè)鏈，具有綜合的人力和原材料 成本較低等優(yōu)勢(shì)，因此近年來(lái)海外的機(jī)械制造紛紛向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移，體現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品 的進(jìn)出口額快速增加。在此良好氛圍下，拋丸機(jī)制造加工業(yè)也一直被看好。拋丸 清理機(jī)像許多發(fā)明一樣源于～種自然現(xiàn)象，它是利用機(jī)械離心原理將磨料高速射 出，沖擊工件表面致使表面氧化皮、銹層、粘砂或雜質(zhì)剝落，或使其表面形變并 產(chǎn)生壓應(yīng)力。表面拋丸或噴丸清理與強(qiáng)化所使用的設(shè)備及裝置類型基本一致，但 兩者的應(yīng)用范圍和技術(shù)要求是不同的。

在國(guó)外，比如美國(guó)、德國(guó)、日本、法國(guó)等，在鑄件、壓鑄件、鍛件的表面清理為應(yīng)用較多的行業(yè)，對(duì)鋼板、Ｈ型鋼、線材及各種鋼材的清理次之【１３１。拋丸清理 設(shè)備拋丸機(jī)的關(guān)鍵部件是拋丸器，它從誕生到現(xiàn)在己經(jīng)有百余年的使用歷史，已 經(jīng)有了完整的理論體系和多種型號(hào)的拋丸器產(chǎn)品【ｌ４】。但在國(guó)內(nèi)拋丸清理技術(shù)應(yīng)用 較少。目前在國(guó)內(nèi)，拋丸機(jī)械設(shè)備及技術(shù)做得比較好的有青島青工機(jī)械公司、比如在山東省有山東大學(xué)、濟(jì)南大學(xué)等在對(duì)其進(jìn)行研究。 在國(guó)內(nèi)拋丸機(jī)械尚屬新興產(chǎn)業(yè)，其應(yīng)用前景廣闊，而在國(guó)外，拋丸機(jī)械的技術(shù)已 經(jīng)相當(dāng)成熟。本課題的研究旨在為以后的設(shè)計(jì)創(chuàng)新打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，趕超國(guó) 外技術(shù)，為中國(guó)制造業(yè)貢獻(xiàn)一份力量。
１．２．２課題的選擇
目前常用的拋丸清理機(jī)有吊鉤拋丸機(jī)、輥道通過(guò)式拋丸機(jī)、履帶式拋丸機(jī)、懸 鏈?zhǔn)綊佂铏C(jī)等１１５】。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，制造業(yè)水平的大幅提高，人們對(duì)高精尖產(chǎn)品的不斷 需求，一種結(jié)構(gòu)緊湊、高效經(jīng)濟(jì)、噪音污染小、成套性能好、自動(dòng)化程度高的清 理設(shè)備的出現(xiàn)迫在眉睫。就目前拋丸清理行業(yè)，適于清理小型鑄件、鍛件、沖壓 件、齒輪、彈簧等零件的設(shè)備仍然很少。此次與拋丸機(jī)械公司合作就是設(shè)計(jì) 出這樣的一套設(shè)備。預(yù)期設(shè)備具有以下特點(diǎn)：壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；具有良好的分 離效果和較高的生產(chǎn)率；徹底改變工人的工作環(huán)境，使粉塵排放濃度低于國(guó)家規(guī) 定標(biāo)準(zhǔn)；明顯減少零件碰撞損傷現(xiàn)象和對(duì)環(huán)境的噪聲污染；清理卸料自動(dòng)化，降 低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 傳統(tǒng)的吊鉤式拋丸清理機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)工件的循環(huán)進(jìn)給，為提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)工 業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，在吊鉤式拋丸清理機(jī)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，與機(jī)械公司 合作設(shè)計(jì)并制作了轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng)拋丸機(jī)。該拋丸機(jī)操作時(shí)，準(zhǔn)備工作完成之后， 機(jī)器進(jìn)行正常生產(chǎn)，此時(shí)，工件快速進(jìn)入拋丸室，吊鉤自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與吊鉤嚙合并運(yùn) 行，帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，供丸閘打開(kāi)，開(kāi)始清理工作，同時(shí)，操作人員在上卸料工位 裝卸工件，等給定時(shí)間達(dá)到之后，供丸閥關(guān)閉，拋丸器始終開(kāi)啟，本次清理過(guò)程 完成。吊鉤自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的鏈條與吊鉤上的鏈輪脫開(kāi)，室體內(nèi)部的工件送出拋丸室， 同時(shí)預(yù)備工位上的工件快速進(jìn)入拋丸室，重復(fù)上述動(dòng)作以清理其它工件，從而使 拋丸機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

根據(jù)工作原理，要想實(shí)現(xiàn)工件的循環(huán)進(jìn)給，可以將吊鉤改成圓形軌道，或者是 將拋丸室由方形變成近似圓形，從而使工件循環(huán)運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)拋丸清理的自動(dòng) 不同方式的強(qiáng)化清理能夠達(dá)到的效果不同，如何實(shí)現(xiàn)高效快速而又方便靈活的達(dá)到強(qiáng)化清理標(biāo)準(zhǔn)是重中之重，本課題的內(nèi)容就是通過(guò)對(duì)不同的強(qiáng)化清理方式進(jìn) 行分析預(yù)算，找出一種較經(jīng)濟(jì)適用的方案，通過(guò)分析設(shè)計(jì)后實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng)拋 丸機(jī)，轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng)拋丸機(jī)是吊鉤式拋丸機(jī)的一種改進(jìn)形式，選擇這個(gè)課題對(duì)了 解國(guó)內(nèi)制造業(yè)和以后在機(jī)械設(shè)計(jì)方向上的發(fā)展有很好的幫助。該拋丸機(jī)能夠達(dá)到 的以下特點(diǎn)：
（１）采用大拋丸量、高拋射速度的國(guó)際上第四代懸臂離心式拋丸器，顯著地 提高了清理效率、可以獲得滿意的清理質(zhì)量。
（２）模擬拋射圖（包括拋丸器型號(hào)、個(gè)數(shù)和空間布置位置的確定等）及拋丸 機(jī)的全部圖紙均完全采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ＣＡＤ）繪制，拋丸器的選用及布置更為合 理。提高了彈丸的利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了清理效果，減小了對(duì)室體護(hù)板的 磨損。
（３）配有ｌＯ個(gè)吊鉤，并配有工件檢測(cè)裝置，達(dá)到吊鉤上“有工件拋，無(wú)工件 不拋’’的目的，滿足自動(dòng)化操作的要求。
（４）清理室內(nèi)熱區(qū)采用高鉻鑄鐵材料，相對(duì)于以前的橡膠板防護(hù)，其使用壽 命大大提高，且外形美觀、易于更換，是目前拋丸清理設(shè)備中較好的室體防護(hù)板， 其使用壽命可達(dá)兩年以上（按每年３００個(gè)工作日，每天連續(xù)工作８小時(shí)）。
（５）分離器采用美國(guó)潘邦恩公司ＢＥ型滿幕簾式分離器技術(shù)，分離效果好。
（６）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；電控系統(tǒng)設(shè)有故障檢測(cè)裝置，若設(shè)備的某 一部分發(fā)生故障，能夠具有自動(dòng)報(bào)警的功能；彈丸控制系統(tǒng)采用拋丸機(jī)械公司專利技術(shù)，電磁控制，簡(jiǎn)單可靠。 綜上所述，本課題通過(guò)各種參數(shù)計(jì)算，結(jié)構(gòu)改造，較終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的強(qiáng)化清理
１．２．３課題研究的內(nèi)容

本課題是在吊鉤式拋丸機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)了懸鏈輸送機(jī)構(gòu)，使工件實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán) 進(jìn)給，同時(shí)為了配合工件的自動(dòng)循環(huán)，對(duì)吊鉤式拋丸清理機(jī)的拋丸清理室、丸料 循環(huán)凈化系統(tǒng)、吊鉤自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、除塵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，從結(jié)構(gòu) 上實(shí)現(xiàn)拋丸清理的自動(dòng)化，對(duì)拋丸器、螺旋輸送器等的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算， 同時(shí)還對(duì)高鉻鑄鐵抗磨材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，在本機(jī)上實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，也為該耐磨 材料的應(yīng)用提供了一定的理論基礎(chǔ)。通過(guò)本課題的研究，制作出了一個(gè)自動(dòng)化程 度較高、生產(chǎn)效率較高的拋丸清理機(jī)，也為后續(xù)自動(dòng)化拋丸清理機(jī)的生產(chǎn)研究提 供了理論及實(shí)物參考。目前該拋丸機(jī)正在拋丸機(jī)械公司批量生產(chǎn)

第二章自動(dòng)拋丸機(jī)的設(shè)計(jì)方案及工藝流程

２１自動(dòng)拋丸機(jī)的方案確定
拋丸機(jī)常見(jiàn)的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方式有以下 三種【１６】： 第一種方案為滾筒式拋丸清理，簡(jiǎn)圖 如圖２－１所示用于清理單件質(zhì)量在３５蠔以 下的、容易翻轉(zhuǎn)面又不怕碰撞的工件。用 于間歇作業(yè)時(shí)，小直徑滾筒用人工裝卸工 件，大直徑滾筒備有機(jī)械化設(shè)備裝卸工件。 連續(xù)式用于大批量生產(chǎn)，裝卸料可連續(xù)進(jìn) 第二種方案為間歇作業(yè)式拋丸清理，如圖２．２所示用于清理中、小型怕碰撞的 工件，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝卸料，生產(chǎn)效率 比轉(zhuǎn)筒式高。它的鑄件運(yùn)轉(zhuǎn)裝置有兩個(gè)圓 形端盤和一條封閉的履帶組成。可以借助 履帶的反轉(zhuǎn)卸出鑄件，實(shí)現(xiàn)了裝卸機(jī)械 第三種方案為懸鏈?zhǔn)綊佂枨謇恚鐖D２．３所示適于大批量生產(chǎn)的中小型工件。 生產(chǎn)效率高，易組成連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)線。體 積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
圖２．１滾筒式拋丸清理
圖２－２間歇作業(yè)式
圖２．３懸鏈?zhǔn)綊佂枨謇?
綜上所述，本課題設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng)拋丸機(jī)采用了第三種方案。根據(jù)預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，要求設(shè)備具有結(jié)構(gòu)緊湊、高效 經(jīng)濟(jì)、污染小等特點(diǎn)，并且適合于大批量生產(chǎn)零件的拋丸清理，此方案裝料卸料 自動(dòng)化，大幅度降低了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且能夠滿足自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的基 本標(biāo)準(zhǔn)，改善了工人的工作環(huán)境。
２．２吊鉤式拋丸機(jī)的結(jié)構(gòu)及工藝流程
２．２．１吊鉤式拋丸機(jī)的結(jié)構(gòu)
吊鉤式拋丸清理機(jī)主要由拋丸清理室、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)門、拋丸器總成、丸料循環(huán)凈 化系統(tǒng)、懸鏈輸送機(jī)、工件自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、除塵系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成，適合各 種型號(hào)的齒輪和曲軸清理，其中包括吊鉤、重卡、輕卡、公共汽車、各種小車的 部件等【１７１。廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、鑄造，汽車制造廠。
１、拋丸清理室： 拋丸清理室的側(cè)壁為大功率拋丸器總成，保證對(duì)被清理工件進(jìn)行全面的拋丸清 理，室體內(nèi)襯防護(hù)板均采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口Ｍｎｌ２護(hù)板，拋丸器的布置經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)三維動(dòng) 態(tài)模擬，所有布置的角度、位置均由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)確定。在照顧所有需清理工件的 基礎(chǔ)上，盡量減少?gòu)椡璧目諕仯瑥亩^大限度地提高了彈丸的利用率，減少了對(duì) 清理室內(nèi)防護(hù)板的磨損。 清理室頂部吊鉤行走槽處采用護(hù)板、多層抗磨膠版，并且底層為耐沖擊的聚胺 脂板密封，頂部尼龍刷組成迷宮式密封帶，以杜絕彈丸反彈至室體外。同時(shí)拋丸 室進(jìn)出口密封附室采用彈性?shī)A鋼耐磨橡膠板密封。 室體底部設(shè)有集丸料斗，料斗上面全部設(shè)有穿孔篩板，對(duì)彈丸進(jìn)行篩選，只有 合格彈丸落入料斗進(jìn)行循環(huán)使用，大塊物料落在篩板上面，人工定期進(jìn)行清理， 這樣可安全有效地保護(hù)彈丸循環(huán)系統(tǒng)及拋丸器，穿孔篩板上面全部鋪設(shè)材料為 ＺＧＭｎｌ３的鑄孔板進(jìn)行防護(hù)。
２、拋丸器總成：

拋丸器總成由拋丸器、電機(jī)等組成。一般有２￣４臺(tái)拋丸器，拋丸器引進(jìn)國(guó)外先 進(jìn)技術(shù)，拋丸量大、易損件耐磨程度高。它的易磨損件采用高鉻鋼制成，具有很 高的耐磨性，它具有下述優(yōu)點(diǎn)【１８】：
（１）高效：特殊的分丸輪結(jié)構(gòu)，拋丸比能可達(dá)到１６．５ｋｅ／ｍｉｎ ｋｗ。
（２）葉片裝拆迅速。
（３）采用單圓盤葉輪，穩(wěn)定性好，拋射區(qū)集中，拋丸均勻。
（４）拋丸器中的葉片、分丸輪、定向套等，采用高鉻耐磨材料，經(jīng)特殊熱處 理工藝制作而成，使葉片重量差控制在５克之內(nèi)，大大降低拋丸器運(yùn)行時(shí)的噪聲， 延長(zhǎng)了易損件的壽命。
（５）外形美觀、結(jié)構(gòu)精致、制造維修方便，噪聲低。
（６）拋丸器上安裝有限位裝置：在打開(kāi)拋丸器頂蓋進(jìn)行檢修時(shí)，保證設(shè)備不 能啟動(dòng)，從而保護(hù)檢修人員的安全。
３、磨料凈化：凈化器采用了傳統(tǒng)的可調(diào)窗簾系統(tǒng)，選擇性地篩選系統(tǒng)（振動(dòng) 篩）的應(yīng)用，需要一個(gè)更精確的研磨材料的分類。
４、螺旋輸送機(jī)／提升機(jī)：輸送帶和提升機(jī)一般都很大，是完全密封的，由齒輪 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。提升機(jī)料斗的材料是鑄造球墨鑄鐵，具有較高的耐磨性。
５、吊鉤：拋丸機(jī)吊鉤的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)一個(gè)齒輪馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生的傳動(dòng)力直接作 用在吊鉤上。吊鉤吊裝的工件運(yùn)動(dòng)到直接暴露在葉片拋出的磨料到達(dá)的位置，實(shí) 現(xiàn)對(duì)工件的拋丸清理。該吊架的旋轉(zhuǎn)和前進(jìn)速度通過(guò)變頻器控制【１９１。 ６、除塵系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)緊湊，排氣系統(tǒng)采用筒式過(guò)濾元件，具有通過(guò)脈沖射流， 該系統(tǒng)可達(dá)到污染物排放和安全工作的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 吊鉤式拋丸機(jī)適用范圍：
１．除砂和鑄件的較終拋丸清理，尤其適用于易于遭受破碎和碰撞危險(xiǎn)的工
２．鍛件的除銹和工件的表面強(qiáng)化。
３．工件表面除銹、粗糙化和清理。
４．工件表面強(qiáng)化。
５．塑料件的去毛刺。

２．２．２吊鉤式拋丸機(jī)的工藝流程
拋丸機(jī)工作時(shí)，拋丸器拋出彈丸及砂粒經(jīng)橡膠履帶上的孔，流入底部的鋼板網(wǎng) 篩，經(jīng)螺旋輸送器送入提升機(jī)內(nèi)，由提升機(jī)提入分離器內(nèi)進(jìn)行分離，粉塵由風(fēng)機(jī) 吸到除塵器中進(jìn)行過(guò)濾，清潔空氣排入大氣中，布袋上的灰塵經(jīng)空氣反吹后落入 除塵器底部的集塵箱中，使用中可以定期清理，廢砂由廢料口流出，也可以回收 再利用，砂丸混合物由回用管回收進(jìn)室體，待分離器分離后再回用，干凈的彈丸 由電磁供丸閘門進(jìn)入拋丸器拋打工件【２０】。
２．３轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng)拋丸機(jī)的工藝流程及工作原理
２．３．１轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng)拋丸機(jī)的結(jié)構(gòu)
通過(guò)以上分析發(fā)現(xiàn)，吊鉤式拋丸清理機(jī)*先在結(jié)構(gòu)上不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，無(wú) 法適應(yīng)當(dāng)前快速發(fā)展的工業(yè)自動(dòng)化，同時(shí)它的易磨損件采用了高錳材料或高鉻鋼 制成，耐磨度較低、成本高，不適合企業(yè)的批量生產(chǎn)。因此設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng) 拋丸清理機(jī)，它的結(jié)構(gòu)是在吊鉤式拋丸機(jī)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了拋丸清理的 自動(dòng)化。 轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng)拋丸清理機(jī)為吊鉤式清理設(shè)備，由拋丸清理室、提升機(jī)、分離器、 螺旋輸送器、拋丸器總成、彈丸控制系統(tǒng)、吊鉤行走軌道、吊鉤系統(tǒng)、自轉(zhuǎn)裝置、 地基、除塵系統(tǒng)及電氣控制部分等組成。
２．３．２工藝流程

轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng)拋丸機(jī)是一種特殊的自動(dòng)化設(shè)備，其具體工作過(guò)程如下：裝零件 一一步進(jìn)一一拋丸清理一一步進(jìn)一一卸零件一一裝零件。其工藝流程圖見(jiàn)上圖。 工件在吊具的吊裝下進(jìn)入拋丸清理室，當(dāng)進(jìn)入拋丸清理區(qū)后，懸鏈自動(dòng)停止， 工件在自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下自轉(zhuǎn)，同時(shí)拋丸器對(duì)工件進(jìn)行拋丸清理，清理完畢，彈 丸控制器停止供丸，工件在懸鏈輸送系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下被輸送出拋丸清理室，同時(shí)下 一鉤吊裝的工件被輸送進(jìn)拋丸清理室，重復(fù)以上過(guò)程，對(duì)工件進(jìn)行高效率的拋丸 清理。
圖2．4 工藝流程

２．３．３工作原理

本產(chǎn)品由ＰＬＣ控制。操作時(shí)，準(zhǔn)備工作完成之后，機(jī)器進(jìn)行正常生產(chǎn)。此時(shí)， 工件快速進(jìn)入拋丸室，吊鉤自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與吊鉤嚙合并運(yùn)行，帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，供丸閘 打開(kāi)，開(kāi)始清理工作，同時(shí)，操作人員在上卸料工位裝卸工件，等給定時(shí)間達(dá)到 之后，供丸閥關(guān)閉，拋丸器始終開(kāi)啟，本次清理過(guò)程完成。吊鉤自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的鏈 條與吊鉤上的鏈輪脫開(kāi)，室體內(nèi)部的工件送出拋丸室，同時(shí)預(yù)備工位上的工件快 速進(jìn)入拋丸室，重復(fù)上述動(dòng)作以清理其它工件。
２．４本章小結(jié)
ｌ、本章主要通過(guò)對(duì)現(xiàn)在常用的幾種拋丸機(jī)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的方案進(jìn)行對(duì)比，選擇 了適合不同拋丸機(jī)的不同方案，以達(dá)到拋丸機(jī)清理不同類型工件及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的 目的。
２、分析了吊鉤式拋丸機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作方式，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)了吊鉤式拋丸 機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，以及在設(shè)計(jì)上的不足之處。
３、根據(jù)工業(yè)自動(dòng)化的需要，提出了轉(zhuǎn)軌道式自動(dòng)拋丸機(jī)設(shè)計(jì)的工作流程及工 作原理，根據(jù)此工作原理展開(kāi)自動(dòng)拋丸機(jī)的設(shè)計(jì)研究。