一种拖拉机驾驶室抛丸方案

韩冰 李海

摘 要：介绍了一种拖拉机驾驶室抛丸工艺的应用，使用抛丸工艺替代酸洗工艺进行拖拉机驾驶室的表面处理，保证涂装前驾驶室表面质量。

關键词：抛丸；拖拉机驾驶室；工艺方案

1 实施背景

随着制造水平的提高，拖拉机的外观油漆质量已经成为了各个制造厂家提升自身竞争力的一项重要指标。为了适应三年不失光不失色的质量要求，涂装前的驾驶室表面必须处理干净，不得存在任何的油污和锈蚀情况。

我公司为传统制造业，采用零件表面处理的方法有酸洗和人工打磨两种工艺。随着国家对环保要求日益严格，酸洗处理在处理过程中容易产品较大的环境污染，已经逐渐被取缔使用。人工除锈的方法在处理过程中虽然不会产生较大的环境污染，但是对打磨人员的职业健康有一定的危害，且打磨处理效率很低，不适合大批量连续作业。为了能够大批量对零件表面进行处理，保证拖拉机驾驶室表面质量能够满足涂装工艺A类面的质量标准，“全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面”，最终确定采用驾驶室总成整体抛丸工艺来替代零件酸洗和人工打磨工艺。

经过市场调研，发现国内驾驶室生产厂家采用抛丸工艺对焊接完成的驾驶室骨架进行表面处理，仅对驾驶室骨架进行抛丸，驾驶室骨架总成上的薄板件抛丸变形的问题无法解决。由于我公司生产布局限制，以及配套主机厂生产量较大，仅对驾驶室骨架进行抛丸，不能很好的形成批量生产能力。需要确定一种拖拉机驾驶抛丸方案，既能满足驾驶室表面处理效果还具有较高的抛丸效率。

2 所需处理产品分析

1）设备要能够满足我公司生产所有驾驶室总成的整体抛丸。经过驾驶室总成外形尺寸分析，拖拉机驾驶室最大尺寸不超过2100*2100*1850mm，即抛丸机设备所能处理工件的边界尺寸为2100*2100*1850mm，载重不超过1吨。

2）驾驶室整体抛丸后的表面质量需要满足A类外表面涂装工艺要求。按照涂装工艺实验验证结果，能够满足盐雾实现质量要求的表面粗糙度数值为6-8。

3）所有驾驶室抛丸后无死角，且驾驶室总成上的薄板件的变形量能够有效控制。

4）能够实现大批量的抛丸生产能力，每台驾驶室的抛丸节拍为4.5min。

3 抛丸方案设计

1）由于驾驶室的外形尺寸边界为2100*2100*1850，重量为1吨。按照驾驶室的起吊高度和驾驶室外形尺寸，驾驶室室体尺寸高度方向不得低于3500mm，宽度尺寸和长度尺寸需要根据工件在室体内的动作进行重新核算。

2）抛丸后的零件表面质量需要满足A类外表面涂装工艺要求，即表面粗糙度为6-8，根据工件抛丸反复验证，确定零件的表面粗糙度与抛丸丸粒和抛丸时间有关系，为了保证抛丸1台驾驶室节拍不超过4.5min，抛丸时间不能设定太长，按照行业中的经验，抛丸时间设定为3min。在此条件下，根据抛丸效果确定丸粒的直径为φ0.6-0.8mm。

3）保证驾驶室无抛丸死角，需要抛头的布置能够全方位的覆盖驾驶室，驾驶室总成上全部焊接有0.8-1.5mm的薄板件，固定角度、固定速度的抛丸会对驾驶室上薄板件产生较大的变形。针对此情况，此台抛丸方案需要对抛丸器的位置、角度以及驾驶室的吊装方式进行详细有针对性的设计。

按照常规垂直起吊的吊装方法，由于驾驶室都有地板，地板下表面作为抛丸死角无法抛丸，为了保证驾驶室地板下表面的抛丸，且丸粒不会堆积在驾驶室地板上，需要将驾驶室的挂件方式调整为倾斜吊挂，使得地板下表面能够抛丸覆盖。

由于抛丸工艺属于物理除锈范畴，除锈的原理为抛头通过自转，将一定丸粒抛射到工件上，通过丸粒对工件的打击将表面的氧化皮和锈蚀进行清理。由于工件外形尺寸较大，驾驶室的6个面全部需要进行抛丸，若抛头面对面的布置会造成2个抛头互相对抛，造成设备损坏。因此综合考虑，抛头的布置方案为单侧布置。

单侧布置的抛头需要对驾驶室总成进行全方位的清理，这就要求驾驶室总成在抛丸室内具有旋转自转功能，确保抛头对驾驶室的所有面做到全覆盖。经过抛丸器抛射范围进行模拟，共需要设置5组抛头，驾驶室顶部和底部都能抛射到，且1#和4#抛丸器分别向上和向下倾斜，实现驾驶室顶部和底部都能抛射到，剩余抛头为水平布置，确保驾驶室总成抛丸全覆盖。

驾驶室上均焊有0.8-1mm的薄板，使用固定的抛丸参数容易造成板件变形，影响外观质量。因此为每个抛丸器配备变频器，实现抛丸速度可调，针对不同驾驶室薄板部位的不同，调整不同抛丸器的抛射时间和强度，保证抛丸质量。

4）为了满足大批量生产处理能力，要求抛丸方案的抛丸节拍能够满足涂装车间的上线效率，即4.5min。传统方式的抛丸设备为了保证抛丸设备的密封性，仅设计1个进出口，所有驾驶室的进出全部通过这1个进出口实现。这种方案布置造成驾驶室在出入抛丸室时，不能同时进行。根据节拍要求，将驾驶室物流方案设计成为通过式，即抛丸室两面分别作为驾驶室的出入口，确保驾驶室物流进出室体互相之间不影响，节约了进出工件的时间，最大化的利用设备，使得抛丸节拍满足我公司驾驶室的批量生产要求。

根据以上几个技术参数要求，根据最大驾驶室的尺寸进行驾驶室的旋转模拟，工件旋转后工件最大尺寸为2700mm，最终确定抛丸室的内部空间入口尺寸为4000*4500mm。

4 抛丸方案应用优化

1）抛丸工艺多用在铸件、齿轮等非外露面零件上，而驾驶室作为A类面，对外观质量要求更高，同时要求驾驶室总成上的薄板件不会发生变形。根据现场调试，使用0.6-0.8mm的钢丸抛丸效果看，抛丸的频率选择不能超过50HZ，表面粗糙度能够达到6-8，满足涂装工艺对驾驶室表面清洁度Sa2.5级的要求。

5个抛头全部按照50HZ进行抛丸，薄板零件变形较大，站在抛丸室体内对丸粒轨迹进行现场确认，对直接抛射到薄板件零件的抛头进行参数调整，降低参数值，从而减小抛丸对工件造成的变形影响。有些薄板件在参数调整为最小后，仍有较大变形，最终优化抛头的控制方案，使得5个抛头都可以单独控制，对于变形量太大处，可以单独屏抛头。经过验证，较好的解决工件变形问题。

2）驾驶室产品结构复杂，产品结构中容易存在一些密闭的空间，这些空间在抛丸过程中会聚集很多丸粒，还有一些U型结构会造成“兜丸”现象，抛丸结束后无法顺利流出，将随着工件散落到地面或流到涂装前处理槽液中，污染涂装的前处理设备。

针对此情况解决措施为：制作各种形状规格的堵头或者挡板防止丸粒进入。对于一些“兜丸”现象需要提前对在零件上开出工艺孔，使丸粒其能顺利流出。

虽然螺栓能够堵住丝孔和螺母，但是拆卸效率较低，因此需开发新的工艺堵塞替代工艺螺栓，能够快速堵孔。因此设计了一种锥形橡胶塞满足不同孔径的防护。对于一些特殊的长圆孔、方孔可定制一批专用堵塞。堵塞材质为耐高温橡胶，可循环利用。

对于较大的异形孔，开发使用了真空橡胶板进行孔的防护，真空橡胶板具有一定的吸能作用，使得丸粒抛在防护板上被反弹，从而对工件和异形孔进行有效的防护。

5 总结

针对拖拉机驾驶室的产品特点，提出了抛丸方案的设计需求，针对需求，进行详细的抛丸器的排布设计、抛丸参数调整、驾驶室吊挂方式、抛丸器单独控制、丸粒和频率的选择等功能，实现了含薄板驾驶室骨架总成的整体抛丸，顺利的实现了含有薄板零件拖拉机驾驶室总成焊接结构件的抛丸清理效果，抛丸后的驾驶室骨架总成表面质量能够达到A类涂装表面工艺要求。