CN100509290C - 汽车齿轮强化抛丸机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种利用抛丸的方式清理机械零件表面的设备，具体地说是一种汽车齿轮强化抛丸机。按照本发明提供的技术方案，在抛丸清理室上有抛丸器，其特征是：在抛丸清理室的上部有安装于支架上的悬挂输送机，该悬挂输送机以封闭状环绕于抛丸清理室的周围，并有一段穿过抛丸清理室，在悬挂输送机上悬挂有若干可以在悬挂输送机的带动下转动的旋转挂具；在抛丸清理室的上方或上面有帘幕分选器，在抛丸清理室的侧面有斗室提升机，在抛丸清理室的底部有螺旋输送器；帘幕分选器的输入端与斗室提升机的输出端连接，螺旋输送器的输出端与斗室提升机的输入端连接。本发明可以提高抛丸清理的效果和产品质量。
Description
技术领域
本发明属于一种利用抛丸的方式清理机械零件表面的设备，具体地说是一种汽车齿轮强化抛丸机。
背景技术
抛丸机主要用于对热处理后汽车齿轮的齿面进行强化处理。传统的抛丸机大多采用双工位、吊挂式步进制的作业方式，主要由抛丸器、输送悬链、抛丸清理室、工件挂架、提升机、旋风除尘器、滤筒除尘器、帘幕分选器、工件旋转机构、电控柜等部件组成。每一钩齿轮依次接受两个工位抛丸器的抛丸。在每个工位上，都用钩子吊挂一串齿轮，抛丸时齿轮自转，抛丸器对着齿轮的各个部位抛丸。强化抛丸后的齿轮，能消除齿面残余应力，提高齿轮强度，延长使用寿命。
从国外引进的产品存在价格昂贵，备件供应困难、渠道不畅等问题；国内产品存在功能不全、工作效率低、能耗大等问题。齿轮抛丸大都采用转台抛丸机，存在工作效率低、覆盖面不均匀、丸粒初速低等问题；工件与抛丸器的距离较远，抛丸角度欠佳，影响抛丸效果。
发明内容
本发明的目的在于设计一种汽车齿轮强化抛丸机，以提高抛丸清理的效果和产品质量。
按照本发明提供的技术方案，在抛丸清理室上有抛丸器，其特征是：在抛丸清理室的上部有安装于支架上的悬挂输送机，该悬挂输送机以封闭状环绕于抛丸清理室的周围，并有一段穿过抛丸清理室，在悬挂输送机上悬挂有若干可以在悬挂输送机的带动下转动的旋转挂具；在抛丸清理室的上方或上面有帘幕分选器，在抛丸清理室的侧面有斗室提升机，在抛丸清理室的底部有螺旋输送器；帘幕分选器的输入端与斗室提升机的输出端连接，螺旋输送器的输出端与斗室提升机的输入端连接；抛丸器的抛丸口位于抛丸清理室内，并指向悬挂于旋转挂具上的工件上；滤筒除尘器的侧面还设置有风机与滤筒除尘器及旋风除尘器相通，并且，旋风除尘器的进风口利用管道设置于抛丸清理室内；管道同时与帘幕分选器连通。
在抛丸清理室的侧面设置电控柜。所述提升机包括提升机壳体及位于提升机壳体内的传动皮带，该皮带环绕于安装在提升机壳体上下两端的鼠笼式滚筒上，在皮带上有若干可以容纳物料的提升斗，在提升机壳体上有用于驱动鼠笼式滚筒及链条运转的电动机及其减速机；在提升机壳体上还设有用于维修、更换提升斗或皮带的检修门。
在悬挂输送机中，电动机、链轮及导轨安装在支架上，在链轮上有链条，在导轨上悬挂旋转挂具，该旋转挂具同时与链条连接，在支架上还安装有重锤式张紧机构，该重锤式张紧机构中有相互连接的滑架及牵引绳，重锤悬挂于牵引绳的下面，可在支架上滑动的滑架与链条连接。
在帘幕分选器的侧面有废料口，在帘幕分选器的中部有丸料仓，在丸料仓下部设有钢丸的分配管，该分配管的下端装有气动丸阀并与抛丸器连通。在抛丸器中，抛丸器外壳的内壁有内衬，在抛丸器外壳内有利用转轴及轴承安装于轴承座上的叶轮，在叶轮上装有叶片，在转轴的一端装有分丸轮，电动机利用皮带盘及皮带与安装于转轴上的皮带盘连接，在抛丸器外壳的钢丸出口处有定向套。
抛丸清理室包括一个主清理室和两个副清理室，在主清理室的一侧各安装两台与两个工位的工件相对应的抛丸器，并且，抛丸器固定在抛丸清理室的室体板上，在抛丸清理室内有扫射区衬板；抛丸清理室上设置利用气缸驱动的清理室门，在清理室门的进出口处有钢丸接丸斗，在抛丸主清理室进出口处装有聚胺脂密封门。在螺旋输送器中，电动机及其减速机安装于支架上，减速机的输出链轮利用链条与安装于螺杆端部的链轮连接，螺杆安装于支架上。
在旋转挂具中，吊杆的上端固定连接轴套，在轴套的上端固定连接链轮，在轴套的内部利用轴承与挂杆，挂杆的上端有滚轮，并利用该滚轮挂在悬挂输送机中的导轨上，吊杆的下端穿过设置于支架上的密封条，在吊杆的下端部连接吊钩；在支架上安装电动机与减速机，在减速机的输出端利用链轮及链条与安装于支架上的链轮连接，与链轮同轴的另一个链轮再利用链条与挂杆上的链轮连接。
本发明的优点是：设备的能耗低，工作效率高，加工的产品质量高。
附图说明
图1为本发明结构图。 图2为图1的左视图。
图3为图1的俯视图。 图4为帘幕分选器结构图。
图5为螺旋输送器结构图。 图6为抛丸器的俯视图。
图7为抛丸器的正视图。 图8为提升机结构图。
图9为图8的左视图。 图10为旋转挂具结构图。
图11为悬挂输送机结构图。 图12为抛丸清理室结构图。
具体实施方式
图中：1、电控柜，用于控制各执行元件，对抛丸全过程进行监控；2、风机，为滤筒除尘器、旋风除尘器、抛丸清理箱换气排尘、帘幕分选器提供气源；3、滤筒除尘器，过滤细微状尘埃，使气体排放符合国家排队放标准；4、旋风除尘器，大颗粒尘埃，经旋风急速沉降后排出筒外；5、螺旋输送器，把抛丸清理室内，经抛丸后的弹丸输送到提升机下部；6、抛丸清理室，工件在抛丸清理室内接受弹丸撞击，达到清理、强化齿面的效果；7、悬挂输送机，输送工件到指定位置，便于上料、抛丸、下料；8、帘幕分选器，撞击后的弹丸经分选器形成帘幕，用吸风将合格弹丸与破碎颗粒、氧化皮分离开；9、旋转挂具，将齿轮安置在旋转挂具上，每二组双工位向抛丸室步进，在抛丸处定位旋转；经一周期后，向抛丸室步进、下料；10、Q034强化抛丸器，抛丸器是该设备的核心部件，使抛向工件的丸粒获得100m/s可调的初速，清除工件表面氧化皮，消除齿面应力，强化齿面强度；11、斗式提升机，将螺旋输送器输送来的弹丸提升到一定高度后，再送向帘幕分选器8，对丸粒进行分选；12、工件自转机构，自转机构的链条带动旋转挂具上端的链轮旋转，使工件(汽车齿轮)以5.2r/min无级可调的初速旋转，确保工件最小覆盖率≥150％。13、沉降室，将合格钢丸分离回用。14、气动丸阀，由气缸开启来实现，控制丸粒的通、断。丸粒流量大小的控制可通过调节气缸位置来实现。
工作时丸粒的流向为：抛丸器10抛丸后，钢丸落入螺旋输送器5，再由斗式提升机11送入帘幕分选器8，然后经过气动丸阀14到抛丸器10；而其中的粉尘则通过沉降室13旋风除尘器4、滤筒除尘器3后，经风机2排放。
工件的走向为：将工件挂在旋转挂具9上，在悬挂输送机7的链条带动下步进、进入抛丸清理室6固定位置后旋转，在抛丸清理室6内接受抛丸器10的抛丸，清理后离开抛丸清理室6，然后从旋转挂具9上取下。
所述抛丸清理室6分一个主清理室68和两个副清理室67，长约3.7米，宽1.1米，高1.5米。在主清理室68的一侧各安装两台与两个工位的工件相对应的抛丸器10，并且，抛丸器10固定在抛丸清理室6的室体板69上，在抛丸清理室6内有扫射区衬板70；抛丸清理室6上设置利用气缸驱动的清理室门66，在清理室门66的进出口处有钢丸接丸斗72，在抛丸主清理室68进出口处的密封防护均采用聚胺脂密封门71。主要结构件由14#槽钢和10mm厚钢板焊接而成，固定抛丸器10的室体板69改到25mm厚，清理室门66，门板采用6mm厚钢板，具有足够的刚度和强度。抛丸清理室6内的扫射区衬板70均采用高抗磨锰钢板Mn13取代传统的高铬护板，使用寿命在3年以上。副清理室67的作用是减少飞溅的钢丸。抛丸器10所有布置的角度、位置，最大限度地提高钢丸的利用率，减少对抛丸清理室6内扫射区衬板70的磨损。清理室门66为气缸驱动开门，其重量轻、稳定性好、结构新颖、密封效果好，自动化程度高。
所述抛丸器10是抛丸机的核心部件，抛丸器10主要由电机30、皮带轮28、皮带29、皮带盘31、轴承座27、转轴33、叶轮34、叶片35、分丸轮36、定向套38、抛丸器外壳26和内衬37等零部件组成。抛丸器外壳26的内壁有内衬37，在抛丸器外壳26内有利用转轴33及轴承32安装于轴承座27上的叶轮34，在叶轮34上装有叶片35，在转轴33的一端装有分丸轮36，电动机30利用皮带盘31及皮带29与安装于转轴33上的皮带盘28连接，在抛丸器外壳26的钢丸出口处有定向套38。每套叶片重量差控制在3g以内，大大降低了设备运行时的噪音及振动，并延长易损件的使用寿命。定向套38的作用是调整和控制抛丸束抛射角度的射向。抛丸器叶轮34的转速达3500r/min。
弹丸循环净化系统：弹丸循环净化系统由螺旋输送器5，斗式提升机11，帘幕分选器8，储丸斗17，落丸管19，气动丸阀14组成。
螺旋输送器5俗称绞龙，其作用是汇集自抛丸室清理6落下的钢丸，将其运至提升机11。在螺旋输送器5中，电动机20及其减速机21安装于支架上，减速机21的输出链轮利用链条22与安装于螺杆23端部的链轮连接，螺杆23安装于支架上。螺旋输送器5由电机20、减速机21、链条22带动螺杆23转动。
提升机11将螺旋输送器5送来的钢丸提升并卸至帘幕分选器8，提升机11包括提升机壳体47及位于提升机壳体47内的传动皮带46，该皮带46环绕于安装在提升机壳体47上下两端的鼠笼式滚筒40上，在皮带46上有若干可以容纳物料的提升料斗45，在提升机壳体47上有用于驱动鼠笼式滚筒40及链条44运转的电动机43及其减速机42；在提升机壳体47上还设有用于维修、更换提升斗45或皮带46的检修门41。鼠笼式滚筒40可以保证工作时输送胶带不打滑。这样既提高了胶带与带轮间的摩擦力，避免了老式光皮带轮的打滑现象，又降低了皮带的预紧力，延长了胶带的使用寿命。为防止提升机带轮打滑导致丸粒堵塞，还设有自动检测、停机报警装置。
帘幕分选器8的作用是将粗的杂物过筛排外，钢丸均匀地分配给两根落丸管，保证各抛丸器10正常工作，在分丸的同时通过风幕吸风将灰尘吸入除尘器。帘幕分选器8的工作原理是：钢丸从提升机11流入的帘幕分选器8，同时除尘风机2将流幕中的钢丸、金属氧化皮碎片、破碎丸粒与粉尘有效分离，细小丸粒、粉尘从粉尘出口18流出，钢丸进入丸料仓17进行循环。丸料仓17的下部设有两根钢丸的分配钢管19，分配管下端各装有气缸丸阀14，由气缸控制钢丸的通、断；钢丸流量大小的控制可通过调节气缸位置改变开启口大小来实现通，最后流入两台抛丸器10。
悬挂输送机7采用XT100悬挂输送机，输送机的输送速度在1～6m/min之间连续可调变频调速。正常工作时，按快进-慢进-停止的周期式自动进行。悬链采用重锤式张紧机构。齿轮与齿轴各配10套吊具。在支架61上安装电动机62、链轮及导轨，在链轮上有链条63，在支架61上还安装有重锤式张紧机构，该重锤式张紧机构中有相互连接的滑架64及牵引绳65，重锤悬挂于牵引绳65的下面，滑架64可在支架61上滑动。
自转机构12：由电机58、摆线针轮减速机57驱动，由链条56带动链轮55使吊具旋转，自转速度在2～6r/min之间连续可调变频调速。自转机构的脱开与合上采用气动。在吊具中，吊杆50的上端固定连接轴套51，在轴套51的上端固定连接链轮52，在轴套51的内部装有轴承与挂杆53连接，挂杆53的上端有滚轮54，并利用该滚轮54挂在导轨上，吊杆50的下端穿过设置于支架61上的密封条49，在吊杆50的下端部连接吊钩48。在支架61上同时安装电动机58与减速机57，在减速机57的输出端利用链轮及链条56与安装于支架上的链轮55连接；由气缸推动小车通过链条与挂杆53上的链轮52连接，带动工件旋转。
除尘系统：采用沉降室13，旋风分离器4和滤筒除尘器3多级除尘。沉降室13的作用将合格钢丸分离回用，免使钢丸损耗过多。旋风分离器4将较大的碎钢丸等颗粒提前分离，以延长滤筒使用寿命。滤筒除尘器3则是过滤细微状尘埃，使气体排放符合国家排放标准的最终过滤。筒壁上的积尘采用压缩空气脉冲反冲方式清除，以保证系统阻力和工作的稳定。粉尘排放浓度符合国家相关标准(GB1627-1966)，除尘器风机噪音低，使用寿命长。
电控柜1中的电气控制系统采用可编程序控制器，包括PLC、变频器等。抛丸器10的转速由变频实现无级可调。自转机构12不自转时，能报警并停止工作。控制系统的设计、制造符合IEC国际电工标准。
齿轮的齿面强化主要是通过提高钢丸的抛丸初速和缩短抛丸器10与工件的距离，来增强抛丸打击力度。但初速的提高会带来噪声增加，距离的缩短会影响防护板的使用寿命；所以合理设计选择初速和距离来满足齿轮强化的要求是关键所在。
本发明具有如下特点：
1、由于增大抛丸器皮带轮直径，提高了抛丸器叶轮的转速和弹丸抛射的初速，从而增强了钢丸撞击工件的力度。传统的抛丸器叶轮的转速为2500～2900转/分，钢丸抛射的初速为73～85米/秒；本发明抛丸器叶轮的转速为3500转/分，弹丸抛射的初速为100米/秒。
2、由于缩短了抛丸器与工件间的安装距离(当抛丸量不变时，工件表面所接受到弹丸的数量与工件到抛丸器距离的平方成反比)，加强了打击力度，从而提高了清理效果。传统的抛丸器与工件中心间的安装距离为600～2000毫米；本发明抛丸器与工件中心间的安装距离为350毫米。
3、生产率有了明显提高，在现有技术中，每工位装入重量≥30kg，节拍≥12工位/小时；本发明中，每工位装入重量≥80kg，节拍≥15工位/小时。
4、抛丸后，齿轮的齿面质量得到了保证，在现有技术中，阿尔梅试片弧高：0.254-0.38mmA，最小覆盖率：≥100％，零件残余应力齿根部位表面≥-100Ksi(≥-689Mpa)；在本发明中，阿尔梅试片弧高：0.35-0.52mmA，最小覆盖率：≥150％，零件残余应力齿根部位表面≥-120Ksi(≥-864M Pa)。
Claims (9)
1、汽车齿轮强化抛丸机，包括抛丸清理室(6)及其抛丸器(10)，其特征是：在抛丸清理室(6)的上部有安装于支架(61)上的悬挂输送机(7)，该悬挂输送机(7)以封闭状环绕于抛丸清理室(6)的周围，并有一段穿过抛丸清理室(6)，在悬挂输送机(7)上悬挂有若干可以在悬挂输送机(7)的带动下转动的旋转挂具(9)；在抛丸清理室(6)的上方或上面有帘幕分选器(8)，在抛丸清理室(6)的侧面有斗室提升机(11)，在抛丸清理室(6)的底部有螺旋输送器(5)；帘幕分选器(8)的输入端与斗室提升机(11)的输出端连接，螺旋输送器(5)的输出端与斗室提升机(11)的输入端连接；抛丸器(10)的抛丸口位于抛丸清理室(6)内，并指向悬挂于旋转挂具(9)上的工件；滤筒除尘器(3)的侧面还设置有风机(2)与滤筒除尘器(3)及旋风除尘器(4)相通，并且，旋风除尘器(4)的进风口利用管道设置于抛丸清理室(6)内；所述管道同时与帘幕分选器(8)连通。
2、如权利要求1所述的汽车齿轮强化抛丸机，其特征是：在抛丸清理室(6)的侧面设置电控柜(1)。
3、如权利要求1所述的汽车齿轮强化抛丸机，其特征是：提升机(11)包括提升机壳体(47)及位于提升机壳体(47)内的传动皮带(44)，该皮带(44)环绕于安装在提升机壳体(47)上下两端的鼠笼式滚筒(40)上，在皮带(44)上有若干可以容纳物料的提升斗(45)，在提升机壳体(47)上有用于驱动鼠笼式滚筒(40)及链条(46)运转的电动机(43)及其减速机(42)；在提升机壳体(47)上还设有用于维修、更换提升斗(45)或皮带(44)的检修门(41)。
4、如权利要求1所述的汽车齿轮强化抛丸机，其特征是：在悬挂输送机(7)中，电动机(62)、链轮及导轨安装在支架(61)上，在链轮上有链条(63)，在导轨上悬挂旋转挂具(9)，该旋转挂具(9)同时与链条(63)连接，在支架(61)上还安装有重锤式张紧机构，该重锤式张紧机构中有相互连接的滑架(64)及牵引绳(65)，重锤悬挂于牵引绳(65)的下面，可在支架(61)上滑动的滑架(64)与链条(63)连接。
5、如权利要求1所述的汽车齿轮强化抛丸机，其特征是：在帘幕分选器(8)的侧面有废料口(18)，在帘幕分选器(8)的中部有丸料仓(17)，在丸料仓(17)下部设有钢丸的分配管(19)，该分配管(19)的下端装有气动丸阀(14)并与抛丸器(10)连通。
6、如权利要求1所述的汽车齿轮强化抛丸机，其特征是：在抛丸器(10)中，抛丸器外壳(26)的内壁有内衬(37)，在抛丸器外壳(26)内有利用转轴(33)及轴承(7)安装于轴承座(27)上的叶轮(34)，在叶轮(34)上装有叶片(35)，在转轴(33)的一端装有分丸轮(36)，电动机(30)利用皮带盘(31)及皮带(29)与安装于转轴(33)上的皮带盘(28)连接，在抛丸器外壳(26)的钢丸出口处有定向套(38)。
7、如权利要求1所述的汽车齿轮强化抛丸机，其特征是：抛丸清理室(6)包括一个主清理室(68)和两个副清理室(67)，在主清理室(68)的一侧各安装两台与两个工位的工件相对应的抛丸器(10)，并且，抛丸器(10)固定在抛丸清理室(6)的室体板69上，在抛丸清理室(6)内有扫射区衬板(70)；抛丸清理室(6)上设置利用气缸驱动的清理室门(66)，在清理室门(66)的进出口处有钢丸接丸斗(72)，在抛丸主清理室(68)进出口处装有聚胺脂密封门(71)。
8、如权利要求1所述的汽车齿轮强化抛丸机，其特征是：在螺旋输送器(5)中，电动机(20)及其减速机(21)安装于支架上，减速机(21)的输出链轮利用链条(22)与安装于螺杆(23)端部的链轮连接，螺杆(23)安装于支架上。
9、如权利要求1所述的汽车齿轮强化抛丸机，其特征是：在旋转挂具(9)中，吊杆(50)的上端固定连接轴套(51)，在轴套(51)的上端固定连接链轮(52)，在轴套(51)的内部利用轴承连接挂杆(53)，挂杆(53)的上端有滚轮(54)，并利用该滚轮(54)挂在悬挂输送机(7)中的导轨上，吊杆(50)的下端穿过设置于支架(61)上的密封条(49)，在吊杆(50)的下端部连接吊钩(48)；在支架(61)上安装电动机(58)与减速机(57)，在减速机(57)的输出端利用链轮及链条(56)与安装于支架上的链轮(55)连接，与链轮(55)同轴的另一个链轮再利用链条与挂杆(53)上的链轮(52)连接。
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Denomination of invention: Automobile gear ruggedization shot-blasting machine Effective date of registration: 20130925 Granted publication date: 20090708 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd Wuxi science and Technology Branch Pledgor: Wuxi Guoda Machinery Equipment Co., Ltd. Registration number: 2013990000694 |
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Date of cancellation: 20170112 Granted publication date: 20090708 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd Wuxi science and Technology Branch Pledgor: Wuxi Guoda Machinery Equipment Co., Ltd. Registration number: 2013990000694 |
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