凸轮轴轴承座清洗机

1设备总体考虑和工作流程设置

1. 待清洗工件说明

   清洗对象：凸轮轴承座等系列铸件产品及发动机零件

   产品尺寸：152mm X 104mm X 32mm

   最大工件重量：1.5Kg

   工件产量： 800 套/8 小时

   工装要求：清洗工件属于精密零件，清洗传输时防止碰撞、划伤等机械损伤

2. 产品清洁度要求：

   去除工件表面的加工过程的铁削等污染物， 对清洗过的工件进行风 切然后防锈，防锈完毕后烘干,清洗后工件无污染物，工件干净。

   （3）清洗节拍的确定

   根据清洗的对象，主要是对凸轮轴承座等系列铸件产品及发动机零件的清洗，根据每天的清洗量，初定输送网链速度为0.5-1m/min，速度可调，实际工作速度为0.6m/min，速度可调，每天按8小时计算，每天最大清洗量为1000套/天（工件篮装载清洗）。

   根据工件的实际情况，工件采用步进通过的方式输送，节拍定为0-10min分钟（速度可调）。清洗节拍是一个可调整的参数，在实际生产中，可根据实际的情况，增加或减少，前提是清洗的质量满足要求。

   由于需要采用高压喷淋清洗、风刀切液、喷涂防锈液、风刀切液、热风烘干的方式，我们确定采用直线布置的方式。即一头进，一头出的方式。

   （4）输送的方式确定

   由于工件清洗方式为步进通过式，所以，我们确定采用重载不锈钢网链输送的方式。上工件、喷淋清洗、风刀切液、喷涂防锈液、风刀切液、热风烘干下工件等全部采用一个输送系统，由一台电机减速机驱动。

   （5）清洗机的摆放方式

   采用清洗通道一字摆开的方式，后部设置清洗液储液箱、过滤器等附件。考虑便于人工的上料，应尽量降低上料平台高度，最终确定工件的上料高度为0.75米。

   清洗机总体占地面积约为9米×2米，直接摆放在地面上，不需要下沉。

   （6）清洗的方式

       根据客户的要求，采用喷淋清洗、喷涂防锈液、风刀切液、热风烘干的方式,喷射清洗为全覆盖喷射清洗。

   （7）工艺流程设计

   根据用户的要求和我们的实践经验，设置的工艺流程如下所示：

   准备工作→人工上工件→高压喷淋清洗→风刀切液→喷涂防锈液→风刀切液→热风烘干→人工下工件

   3.工艺流程简介

   下面对清洗机的工艺流程做简介：

   ⑴准备工作：主要是提前给清洗液预热（在首次开机时，预热时间需要0.5小时，），将零件搬运到清洗机上料台附近。

⑵上工件：可采用人工搬运上料，也可采用机械搬运上料（输送带上料等）。

⑶喷射清洗：当工件到达喷射清洗工位，喷淋泵启动，利用高压水对工件表面进一步冲洗，去除工件表面残留的污物及清洗液。

⑷风刀切液：当工件到风刀切液沥水工位后，开启风刀，利用风力清除零件表面残留的清洗液，风刀风力来源采用高压风机，每道清洗后均采用离心风机加风刀的方式去除工件表面残留的水份。

⑸喷涂防锈剂：当工件到达喷涂工位，喷淋泵启动，对工件进行全方位喷涂防锈剂。

⑹风刀切液：当工件到风刀切液沥水工位后，开启风刀，利用风力清除零件表面残留的清洗液，风刀风力来源采用高压风机，每道清洗后均采用离心风机加风刀的方式去除工件表面残留的水份。

⑺热风烘干：零件经过压缩空气吹干后表面还残留一定量的水份，当工件输送至热风烘干工位后开启电热风炉，热风通过管道进入烘干室，对工件表面进行烘干作业。

⑻检查并卸工件：在下料位对工件进行检查，对个别有积水的地方用压缩空气枪吹干，然后取下工件，完成工件的整个清洗过程。

3 主要技术指标

根据厂方的要求，结合工件的实际情况，确定其主要技术指标如下：

• 上料平台高度：750mm

• 清洗节拍：0-10min（可调）

• 主机外形尺寸：长×宽×高：约9000×2000×2000（直接布置在地平面上）

• 设备占地面积：约10米×3米（含电控柜）

• 清洗室尺寸：长×宽×高≈7000×750×300

• 清洗室通道有效宽度和高度：400×200

• 储液箱尺寸：3000×1000×500

• 设备装机总功率：约100 Kw（1小时预热）。平时使用功率：约60KW，其中：

• 喷射清洗泵功率：7.5KW

• 循环泵功率：3KW

• 防锈喷淋泵：1.5KW

• 清洗液加热功率：约27Kw

• 防锈液加热功率：约18Kw

• 拖动功率：约3Kw

• 吹水风机：3Kw X 2台=6Kw

• 热风炉：30KW

• 排湿风机：1.5KW X 2台=3KW

• 其他：约3Kw

• 喷射泵流量：36m3/h

• 设备用水量：约2吨

• 清洗液温度：40～80℃（可调）

• 防锈液温度：30～80℃（可调）

• 水箱内设置油水分离装置，油水分离能力超过50L/ h，除油后的清洗液内含油量不大于5ml/L；

• 储液箱内设有上下液位计，可对高低液位自动报警

• 各箱体都设有排水装置，可对清洗后的污水定期排除。

• 储液槽为双层保温结构，内层为不锈钢材质，设有自动加温装置，温度可设置，设有高低液位计，当液位高出或低于设定液位时，能自动报警。

• 清洗系统设有精密过滤器，一级精密过滤精度：30μ，二级过滤精度为10μm，三级过滤精度为5μm，使清洗质量达到规定要求。

• 采用PLC进行控制，可对温度、液位、速度等参数进行控制，并进行高低位的限制与报警，设有紧急停止按钮，手动自动可转换。

• 采用触摸屏显示与操作。

• 配有压缩空气枪，可对工件根据需要进行吹水处理。

• 设备噪音：≤85分贝

• 清洗介质：水基清洗液

   

  5 设备构成简介

  该设备主要由三大部分组成，即：机械部分、水循环部分和电控部分。下面做简要介绍。

  5.1机械部分

  该部分主要由整体机架与壳体、清洗室、喷射清洗系统、工件输送系统、压缩空气风干系统、清洗液循环过滤系统、加热系统、储液箱、油水分离器、磁性分离器等组成。

5.1.1整体机架与壳体

整体机架与外壳均采用普通碳钢制作，并进行油漆防护，保证外部的美观。下部采用框架与门结构形式，与液体接触的材质全部采用不锈钢材质或其他防腐性材质制作，防止产生锈液。

5.1.2清洗室

该清洗室是一个综合工作室，在该室内进行喷射清洗、吹水等工艺过程。该清洗室主要由清洗室体、支架、导流槽、各种安装支架等组成。下面分别做简单介绍。

清洗室体：该室体采用不锈钢板做内封板，防止生锈。外部直接采用清洗室的壳体。在清洗室内分成几格，便于清洗与漂洗等工位的安装，同时，在清洗室内还有一些不锈钢支架，安装内部的机构。输送机构等均安装在清洗室内。

导流槽：是安装在清洗槽下面的一个斜面槽体，可将清洗后的液体导流到储液箱。该导流槽分成几个部分，即将清洗液导流回清洗液储液箱，漂洗液导流回漂洗液储液箱。

各种安装架：由于在该清洗室内需要安装高压清洗系统、压缩空气风干的管道等，因此，在清洗室内还安装有各种安装支架。

5.1.3喷射清洗系统

该机构主要由高压喷射泵、过滤系统、喷射管、不锈钢管道及喷嘴等组成，喷嘴布置在喷射管上，在喷射清洗时能彻底去除残留的污物。喷射清洗系统：该系统主要由喷射泵、喷嘴、管道阀、过滤网等组成；喷嘴采用不锈钢喷嘴组合布置，喷嘴水量根据实际情况增减；清洗泵采用不锈钢耐酸碱立式泵； 清洗泵流量：36m3/h；清洗泵扬程：52m；喷射泵功率：7.5Kw；清洗液的储液箱在清洗室的后部，液体通过导流槽回流到储液箱，不需要回液泵，这样可以较彻底的将液体回送到储液箱。回送的液体还将经过接渣盒。在喷射清洗工位，设有挡板，在喷射清洗时，防止液体的串液。

5.1.4工件输送系统

网链输送的模式，即由不锈钢网链组成输送网链，保证工件在上面能平稳摆放，并不得大幅度移动，同时，下部要由足够的空隙，便于工件的清洗。该部分主要是由步进电机、传动机构、不锈钢网链、导向机构、支架，定位工装等组成。

5.1.5压缩空气吹干系统

采用高压风机及风刀对工件水分吹干。主要由高压风机、管道、气嘴等组成。在压缩空气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电热风炉烘干系统

该系统主要由风机、加热室、风管、空气过滤装置等组成，完成对清洗后工件的烘干。

加热管采用翅片式不锈钢加热器加热，外部有保温层；采用多处送风的方式送热风。

热风烘干温度：80～120℃（可调）风机在加热管的前面，对加热管吹风；

热风通过风管从底部对工件进行喷吹；

排气装置安装在上壳体。排气装置可通过管道连接到厂里的通风主管，将湿热气体排出室外。在进风口设有空气过滤装置，保证烘干空气的干净。

5.1.7人工吹水枪

为了防止热风烘干后工件上还有余水，特设置了采用压缩空气的人工吹水枪。在下料工位，可以通过该枪将工件上个别地方的积水吹走，加速其干燥。

5.1.8清洗液排渣及过滤系统

该系统主要由过滤网、磁性分离器、管道、接渣盒、过滤系统等组成。

由于在清洗的过程中，从工件上洗下的杂质需要及时清理，否则，就会对后续的清洗产生影响。因此，排渣和过滤在清洗机的设计中是很重要的。一般说来，过滤精度低，工件将不能洗干净，但过高，又容易产生堵塞，而且过滤面积要很大，成本会很高。所以合适的过滤精度是非常重要的。在本方案中，对清洗系统，设置了3道过滤。首先，清洗槽中的液体在回流时将首先回送到接渣盒构，对液体进行初过滤，较大颗粒的物质将被过滤，由操作人员每天下班前进行处理。液体经过出渣机构后将经过2道网格，在进入喷射喷管前，还有三道袋式精密过滤器的过滤，以保证过滤的精度。

5.1.9磁性过滤器

该过滤器采用磁性吸附铁质的原理，可将污质中的铁屑等直接吸附，处理十分方便。

5.1.10加热系统

该设备有两套加热系统，即清洗液的加热、防锈液的加热。主要由加热元件、加热管、温度传感器等组成。将清洗液和漂洗液加热到合适的温度，可以提高清洗的质量。

5.1.11储液箱

该设备有三个储液箱，即清洗液回流槽、清洗液储液箱、防锈液储液箱。三个箱体的结构与尺寸基本相同，下面以清洗液储液箱为例进行介绍。

该储液箱主要由箱体、过滤器、排污阀、保温层等组成。清洗液储液箱分成三槽，在内槽之间设有半截式过滤网，采用沉降与过滤网相结合的过滤方式，以保证下次使用的清洗液的清洁度。

漂洗液液储液箱的容量为1.5吨（尺寸约3000×1000×500），实际储液为1.2吨（考虑到液体的空位和泡沫的影响等）

储液箱的内壁用不锈钢板制造，为防止清洗液的渗漏与挥发，该储液箱进行了严格的密封处理；在储液箱内部，都装有温度传感器和高低液位传感器；在储液箱每格的的底部，装有排污阀，当需要更换清洗液时，可以排出废弃的清洗液和污物；所有的排污阀是连成一体的，便于工厂的集中排放。为保证清洗的质量，应定期对清洗液进行更换，并对储液箱的进行彻底的清洁处理；在每个储液箱中，都设有高低液位传感器，在超过规定的液位后，都会自动报警；在储液箱中，都设有温度传感器，当低于设定温度时，启动加热器，当高于设定温度时，将停止加热器加热。在清洗液储液箱和漂洗液储液箱中，都装有油水分离器。

5.1.12油水分离器

由于工件表面有油污，故需要对清洗液和漂洗液进行油水分离处理。在该设备中，油水分离器设置在储液箱的上部液面较为静止的地方。将油污及时收集，可保证清洗的质量；在该设备中，设有一台油水分离器，设在储液箱上。

5.1.13蒸汽冷凝器

为了使清洗中产生的气雾能及时处理，减少对车间的环境污染，在清洗机的上部装了蒸汽冷凝器，可将气雾进行冷凝处理，冷凝后的液体回到清洗机，干燥的空气排到空气中。

5.1.14、工件篮

工件篮采用不锈钢制作，根据实际零件的情况，至少需要两套工件篮，每套10只，最好是准备2套工件篮，这样，清洗的效率会提高。工件篮的外形尺寸都是400×300×150，在放置工件时，由工件篮内的隔断保证工件之间合适的间隔。工件篮包覆尼龙网带，防止工件磕伤。

5.1.15排污系统

排污系统分是指清洗液漂洗液的间断性排污。对于清洗液的间断性排污，是指需要更换或清洗储液箱时，对液体的排污。该系统主要由管道连通器、手动阀、排污阀等组成。一般情况下不使用，在更换清洗液时，开启此系统，即可将废液排出。

5.2电控部分：

5.2.1概述

本清洗机采用西门子系列PLC对清洗过程进行控制，人机操作界面采用触摸屏，PLC与触摸屏进行通讯，触摸屏画面直观地显示各机构的运行状态。PLC对各传感器的输入信号进行扫描、逻辑运算处理、再发出控制指令去控制各运动机构执行相应的动作，实现各清洗工序按次序完成；同时系统设置了自动和手动选择，可以对各工序进行单独的控制操作，以适应实际生产中的特殊需要。

5.2.2电气控制的设计准则

⑴符合工艺要求；

⑵先进性、合理性、实用性、经济性；

⑶安全可靠性，具有连锁互锁功能，防止误操作；

⑷系统具有良好的开发性、可扩展性；

5.2.3部分控制功能简介

该系统采用西门子PLC做主控制器，人机操作界面采用触摸屏，各检测信号和操作指令输入到PLC，再由PLC发出输出信号，控制各执行机构动作，使设备进行有序的运行。本控制系统中我们充分利用PLC的硬软件，合理有效地使用其输入输出功能，编制优化的控制程序，充分体现本机操作简单、运行可靠等特点。

温度控制：采用西门子温度采集模块对液温和烘干温度进行检测控制，实际温度数值和预设数值都在触摸屏上直观的显示出来，并在触摸屏上对各参数进行设置。溶液升温采用电加热方式，当温度低于设定值时接通电加热器，到达设定温度时停止加热。

液位检测及液位控制：采用浮球式液位传感器，将液位信号输入到PLC，经过PLC逻辑判断，系统对检测到的液位作出相应的处理，当液位偏低时系统发出报警指示，并停止相应的加热器或水泵等。此时提示操作人员补充清洗溶液。

电机运行状态检测功能：本清洗机所有泵、电机的驱动采用热继电器保护，若电机运行出现异常，热继电器动作，切断电机控制回路，电机停止运转，同时接通相应的报警及指示，系统停止相应执行机构动作。

5.2.4电气控制特点

该线采用可编程控制器对全线设备进行时序逻辑与时间控制，操作十分方便。主要有以下特点：

1、操作自动化程度高，所有的操作都通过触摸屏操作完成；

2、设置自动/手动转换钮，根据实际需要，可以进行各工序的人工控制。根据需要可方便的对清洗时间、温度及各工序清洗的时间等参数进行设置，使之最大限度的满足清洗的需要；

3、操作柜上设有急停按钮，在紧急情况下停机，保障设备与人员的安全。由于系统采用了多处电气和程序保护措施，急停按钮几乎不需要使用，但能加强操作人员的安全生产意识。

4、设置电气连锁功能，使系统工作安全可靠；

5、工作状态指示及故障报警功能清洗机各机构或系统的运行状态在触摸屏上直观的显示出来，当某设备运行发生故障时，比如电机过载时热继电器断开，屏画面中的指示器闪烁红色。

6、供货范围

（1）清洗机机架及壳体                   1套

（2）清洗室与导流槽                     1套

（3）输送系统                           1套

（4）喷射清洗系统                       1套

（5）防锈喷淋系统                       1套