板簧是汽車上的重要部件，其壽命和可靠性直 接影響汽車性能。 目前板簧生產(chǎn)工藝中已普遍采用 拋丸強(qiáng)化工藝。板簧拋丸強(qiáng)化工藝是利用高速運(yùn)動 的彈丸流對板簧表面強(qiáng)力沖擊而使表面產(chǎn)生循環(huán)塑 性應(yīng)變層 ，由此導(dǎo)致金屬表層的顯微組織發(fā)生有利 的變化并 使表層 引入殘 余壓應(yīng) 力場 。表 層 的顯微組 織和殘余壓應(yīng)力場是提高板簧的抗疲勞斷裂和應(yīng)力 腐蝕斷裂抗力的兩個強(qiáng)化因素，可以提高彈簧的可 靠性和耐久性 。拋丸后的板簧壽命可以提高數(shù)倍 。

汽車板簧的拋丸強(qiáng)化工藝一般有兩種方式 :一是自由拋丸，即板簧在受拋丸的過程中，處于自由狀態(tài);二是應(yīng)力拋丸，即將板簧在拋丸前預(yù)先加壓，并保持在加壓狀態(tài)下拋丸，拋丸后再將板簧從加壓狀態(tài)釋放，使得板簧受拋面得到更大的表面壓應(yīng)力。對于拋丸強(qiáng)化程度要求不高的板簧，通常采用 自由拋丸。而近年來 ，隨著對汽車質(zhì)量要求的提高，許多車型(如高級大客車的少片簧 、重載車的變截面簧等 )
對板簧拋丸的表面后壓應(yīng)力提出了更高的要求，自由拋丸已不能滿足要求，應(yīng)力拋丸是一種較為理想?的方式。

由于汽車板簧生產(chǎn)效率要求較高，所以對應(yīng)力 拋丸強(qiáng)化工序要求連續(xù)生產(chǎn)，因此對應(yīng)力拋丸強(qiáng)化 設(shè)備的自動化和可靠性要求比較高。之前國內(nèi)此類生產(chǎn)線依靠進(jìn) 口，國內(nèi)拋丸設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)僅可以研 制拋丸機(jī)部分，不能組成自動生產(chǎn)線。基于此，研發(fā) 了應(yīng)力拋丸強(qiáng)化生產(chǎn)線，此項研發(fā)填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

1 生產(chǎn)線技術(shù)要求

1.1 設(shè) 計 要 求

拋 丸 弧 高 值 : >I 0 .3 5 C ;

生 產(chǎn) 線 生 產(chǎn) 率 :180件 /h。

1.2 工藝和電氣控制要求

1.2.1 工 藝 要 求

人工或機(jī)械將需拋丸強(qiáng)化的工件(板簧 )放到位 于返回輥道上料工位的工裝上，工裝與工件通過加 壓機(jī)上的加壓油缸將工件壓成彎曲狀，撥叉架構(gòu)將 工件固定于工裝上。上料橫移輥道將工件送到上料輥道上,然后進(jìn)入拋丸機(jī)對板簧進(jìn)行拋丸強(qiáng)化。
拋丸強(qiáng)化后的工件與工裝一起由卸料橫移輥道輸送到卸料加壓機(jī)中,在該加壓機(jī)中將工件與工裝分離,人工取出強(qiáng)化完的工件,而空工裝則由返回輥道送到上料壓機(jī),準(zhǔn)備下一個工作循環(huán)。

1.2.2控制要求

采用PLC及人機(jī)界面組成工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)。分自動與手動兩種控制方式,以自動為主,應(yīng)力拋丸強(qiáng)化時應(yīng)為自動。應(yīng)可模擬顯示生產(chǎn)線工作過程,準(zhǔn)確及時顯示并記錄生產(chǎn)線各個部位發(fā)生的故障,便于運(yùn)行監(jiān)控和檢修。板簧下壓深度調(diào)整由位移傳感器控制,控制精度應(yīng)達(dá)到0.5%。為保證工作流暢,應(yīng)在上料和卸料壓力機(jī)部位加上手動控制部分,目的是上料和卸料壓力機(jī)在工作時,如發(fā)生小故障可用手動來加以解決,解決后返回自動狀態(tài),不至于影響全線的工作狀態(tài)。

2 生產(chǎn)線的開發(fā)

2.1 技術(shù)關(guān)鍵及解決方案

為解決重復(fù)定位精度，加壓機(jī)油缸安裝有位移 傳感器，加壓過程中，位于板簧兩端耳部的兩油缸活 塞伸縮行程 自動精確控制 ，確保重復(fù)定位精度達(dá)到?0.01m m 。專用板簧夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計成可伸縮式，確保滿足 自動夾緊、松開的要求 ，并可滿足不同規(guī)格板簧的夾緊要求 (如 圖 1)。

程序軟件開發(fā)采用組態(tài)王等軟件二次開發(fā) ，保證計算機(jī) 自動控制整機(jī)運(yùn)行過程達(dá)到適用 、可靠 、穩(wěn)?定 、迅 捷 的 要 求 。

因生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、運(yùn)行要求可靠性高 ，所 以設(shè)計過程圖中采用了三維設(shè)計軟件進(jìn)行機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)設(shè)計，在設(shè)計階段進(jìn)行模擬裝配驗證，有效地減少了結(jié)構(gòu)干涉和尺寸設(shè)計錯誤 。圖 2為用三維設(shè)計 軟件設(shè)計的壓力機(jī)三維裝配圖。

2.2 生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)和運(yùn)行

2 .2 .1 主 要 組 成

應(yīng)力拋丸強(qiáng)化生產(chǎn)線主要由拋丸室、前后輔室、主 機(jī) 輥 道 、上 料 輥 道 、卸 料 輥 道 、返 回 輥 道 、上 料 壓 機(jī)、卸料壓機(jī)、上卸料輥道、上卸料橫移輥道、拋丸 器 、彈丸循環(huán)系統(tǒng) 、液壓系統(tǒng) 、氣動系統(tǒng) 、除塵系統(tǒng) 、 電氣控制系統(tǒng)等幾部分組成(見圖 3及圖 4)。

2.2.2 生產(chǎn)線運(yùn)行概述

2.2.2.1 主機(jī)(拋丸強(qiáng)化 )部分 主機(jī)部分控

制 著 分 離 器 、提 升 機(jī) 、左 右 螺 旋 輸 送?器 、拋 丸 器 、閘 門 、?上 料 輥 道 、卸 料 輥?道 、 主 機(jī) 輥 道 、返回 輥 道 等 部 分 。操 作 臺 安 裝 有 MP1 人 機(jī) 界 面 ，將 工 況 選 擇旋鈕旋 至手 動 位 置 ，設(shè) 備 處 于 手 動位置 。此時主 機(jī) 為 調(diào) 整 狀 態(tài) ，控制部分由人機(jī)界面擔(dān)當(dāng)，可以減少按鈕數(shù)量。

打開人機(jī)界面翻至控制界面，按動相應(yīng)按鈕 ，啟 動主機(jī)相應(yīng)部位。顯示主機(jī)相應(yīng)部位的運(yùn)行狀況。

人機(jī)界面在控制系統(tǒng) 中主要有三個方面功能 : 1人機(jī)界面在主機(jī)手動工作時可以進(jìn)行主機(jī)各個系 統(tǒng)的手動操作 ，如提升機(jī) 、分離器、螺旋輸送器 、拋丸 器 、閘門、主機(jī)輥道 、上卸料輥道 、返 回輥道 ;2人機(jī) 界面可以直觀地反映設(shè)備的各個部位所發(fā)生的故 障，并顯示故障的部位名稱，可以在不同的界面用走 馬燈字幕顯示;3人機(jī)界面可以在生產(chǎn)線流程圖中顯示工件到達(dá)的具體位置，以便更好地反映設(shè)備的運(yùn)行狀況。

當(dāng) 設(shè) 備 手 動 控 制 部 分 全 部 啟 動 后 ， 將 工 況 選 擇旋鈕旋至自動位置，按動自動按鈕，主機(jī)可順序啟動 。

2.2.2.2 上料壓力機(jī)部分

上料壓力機(jī)系統(tǒng)安裝有按鈕控制盒 ，分手動和 自動兩種工作狀態(tài)。上料壓力機(jī)所要控制的動作 比 較多 ，包括壓力機(jī)上的安全 門升降 、主軸升降、兩側(cè) 軸升降、壓力機(jī)內(nèi)輥道升降和運(yùn)行 、上料輥道升降和運(yùn)行、工件裝卸。尤其是工件裝卸比較復(fù)雜，工件動 作沿 四方形路線做 前進(jìn)一橫移一后退一后退 (起 點 )。由于很多信 號 是 起 點 終 點 重 復(fù) 使 用 ，信 號 干 擾 問題 十分突 出。在程 序設(shè)計 時進(jìn)行 了特殊處理 ，克 服信號干擾，?手動只是在調(diào)整及設(shè)備故障時應(yīng)急使用，不能作為正常工作時使用。如果使用手動功能會嚴(yán)重影 響工件清理效率。

壓力機(jī)兩側(cè)軸運(yùn)行距離由位移傳感器調(diào)整。調(diào) 整時將設(shè)置按到所需調(diào)整的傳感器上，旋動調(diào)整旋 鈕，將左右軸調(diào)至所需位置，鎖定旋鈕 即可。調(diào)整精?度 可 達(dá) 到 0 .5 % 。

2.2.2.3 生產(chǎn)線全自動運(yùn)行

?自動操作時關(guān)鍵是六個T位信號的準(zhǔn)確返回，尤以上料壓力機(jī)工位、卸料輥道工位、卸料壓力機(jī)工?位最為重要。 上料壓力機(jī)工位到位后上料壓力機(jī)可以工作 ，并使卸料壓力機(jī)內(nèi)輥道不能升起 ，卸完料的 工裝不能送 。卸料輥道工位到位后卸料安全門降?下 ，卸 料 輥 道 停 止工作 ，卸 料 橫 移 升 起 ，將 工 件 送 至?卸料壓力機(jī)T_位。卸料壓力機(jī)工位到位后卸料壓力?機(jī)工作將一廠件卸下。工件離開卸料壓力機(jī)工位到達(dá) 卸料工位 ，卸料輥道恢 復(fù)工作 。如果卸 料輥道工 位不 能復(fù)位，此時主機(jī)輥道運(yùn)行將自動停止，以免工件撞?車。待卸料輥 道工位 復(fù)位后 主機(jī)輥道 自動運(yùn)行 。

2.2.2.4 自由拋丸設(shè)置

為充分發(fā)揮設(shè)備的使用性能 ，該生產(chǎn)線增加 了 自 由 拋 丸工況 ，工件 不 需 要 上 卸 料 壓 力 機(jī) 的 工 作 ，只需要 件通過拋 丸機(jī)后 直接完 成工件 強(qiáng)化過 程

2.2.2.5 系統(tǒng)運(yùn)行安全設(shè)置

該系統(tǒng)上、卸料壓力機(jī)必須有工件在且安全門關(guān) 到位后才 能工作 。上料壓 力機(jī)有工件 時 ，卸料 壓力 機(jī)不能將工裝送出。卸料輥道工位有工件 ，卸料壓力 機(jī)也有工件時 ，卸料安全門不能下降 ，待卸料壓力機(jī) 工件送出至卸料工位 ，卸料壓力機(jī) 內(nèi)輥道降到位后， 卸料輥道工位的工件才能送至卸料壓力機(jī)工位。卸 料輥道工位與卸料壓力機(jī)工位、卸料輥道工位與工 件出到位這兩組工位組合中有任意一組同時有工件 則主機(jī)輥道運(yùn)行停止。

2.2.3 電氣控制系統(tǒng)

設(shè)備主回路采用 3~380V、50Hz供電，控制回路采 用 由 控 制 變 壓 器 輸 出 的 單 相 220V 供 電 。工 件 清 理 過 程 由 PLC 與 MP1組 成 的 計 算 機(jī) 系 統(tǒng) 控 制 。 PLC 采 用 了 日本 歐 姆 龍 公 司 的 CQM ]H一51，MP1人 機(jī) 界 面 采用 了臺灣維倫公司的產(chǎn)品。常規(guī)低壓電氣器件采 用了TCL公司生產(chǎn)的系列產(chǎn)品。

控制系統(tǒng)分為上料系統(tǒng) 、卸料系統(tǒng) 、主機(jī)系統(tǒng)三?大部分。三部分均可手動與自動控制，并自成系統(tǒng)， 互不干涉。這主要是考慮到各個部分 自動失靈時系 統(tǒng)仍能工作。上料系統(tǒng)與卸料系統(tǒng)各有單獨(dú)控制箱， 主機(jī) 由操作 臺控制電氣系統(tǒng)主要 由上料壓力機(jī)控制 、卸料壓力機(jī) 控 制 、主 機(jī) 控 制 、液 壓 系 統(tǒng) 控 制 、吹 丸 風(fēng) 機(jī) 控 制 、除 塵 系統(tǒng)控制等部分組成。考慮到盡可能減少 PLC控制 點數(shù)，液壓、吹丸風(fēng)機(jī)、除塵系統(tǒng)這三部分采用手動 控 制 ，但 是 它 們 啟 動 后 各 有 回 傳 信 號 進(jìn) 入 P L C 。 上 料 壓力機(jī) 、卸料壓力機(jī) 、主機(jī)控制是應(yīng)力拋丸清理機(jī)的主要部分 。

2.3 研制中出現(xiàn)的問題及解決措施

為提高生產(chǎn)率 ，在橫移輥道上各增加 了兩個工 裝，但是在橫移輥道上同時有三個工裝的情況下如 何保證位置成為一個難點。如果控制不當(dāng)或工裝撞 在一起 ，或工裝不能準(zhǔn)確進(jìn)入下一個位置 ，就會使全 線無法正常工作。經(jīng)過多次試驗后 ，確定由橫移下降信號隨機(jī)定位 ，橫移輥道上 的工裝 ，無須定位控制 ， 因而解決了這一難題 。

在調(diào)試過程 中發(fā)現(xiàn) ，壓力機(jī)兩側(cè)軸下壓到位 同 時停止后偶爾有爬行現(xiàn)象，這樣就會影響板簧反彎 位置。通過試驗，采取兩軸先后運(yùn)行的方法解決了這?一?現(xiàn)象。

卸料橫移輥道上有三個工裝，它的下降信號由 卸料壓力機(jī)上的接近開關(guān)控制。在運(yùn)行過程中，有時 工裝會發(fā)生偏移 ，三個工裝就會撞在一起 ，無法正常 工作。后來在卸料橫移輥道上加裝工裝導(dǎo)向裝置，確 保工裝準(zhǔn)確到位 。

3 結(jié)束語

應(yīng)力拋丸生產(chǎn)線的研制成功 ，為汽車板簧行業(yè)提供了一種先進(jìn)可靠的工藝裝備，也解決了應(yīng)力拋 丸的一些關(guān)鍵技術(shù)問題。由于設(shè)置 了自由拋丸程序 ， 不僅適合于應(yīng)力拋丸工藝，也適合于自由拋丸工藝。

該生產(chǎn)線通過用戶使用驗證，工藝效果明顯，運(yùn)行可 靠，值得推廣。

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