自動(dòng)化噴涂在開(kāi)關(guān)設(shè)備長(zhǎng)導(dǎo)體涂裝過(guò)程中的應(yīng)用
日期：2016-5-20 16:25:38 人氣：
涂裝是制造業(yè)中一項(xiàng)非常重要的工序，它能有效地防止工件受外界環(huán)境侵蝕，提高工件壽命，而且能美化工件外觀。目前在國(guó)內(nèi)涂裝工序主要還是靠人工完成，涂裝的質(zhì)量受工人的技術(shù)熟練程度、環(huán)境等因素的影響很大。同時(shí)，噴漆過(guò)程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)料，油漆的大量消耗亦加重了環(huán)境污染，也使工人始終處于有害的環(huán)境中。隨著生產(chǎn)力的不斷提高和技術(shù)的不斷革新，自動(dòng)化的需求成為了一種趨勢(shì)，特別是在對(duì)人體危害較為嚴(yán)重的涂裝作業(yè)環(huán)境內(nèi)設(shè)備的自動(dòng)化顯得尤為突出。往復(fù)噴涂機(jī)[1-2]是一種可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或噴涂其他涂料的自動(dòng)噴涂設(shè)備，其可在工業(yè)生產(chǎn)中代替工人完成繁重、單調(diào)重復(fù)的勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證工件的噴涂質(zhì)量，同時(shí)不受?chē)娡寇?chē)間有害氣體環(huán)境的影響[3-5]。
噴涂自動(dòng)化設(shè)備在國(guó)外早已廣泛應(yīng)用于涂裝生產(chǎn)線，如往復(fù)噴涂機(jī)噴涂在汽車(chē)、家電、鐵路貨車(chē)等行業(yè)已發(fā)揮了重要作用[6-10]。但是，就高壓電器產(chǎn)品的油漆涂裝來(lái)說(shuō)，使用自動(dòng)噴涂機(jī)器來(lái)完成工件表面油漆的涂裝作業(yè)目前鮮有報(bào)道。因此，本文以母線用導(dǎo)體為對(duì)象，從工藝布局、輸送方式及噴涂方式三個(gè)方面來(lái)闡述導(dǎo)體自動(dòng)涂裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和使用效果。
1 方案設(shè)計(jì)原則
涂裝是高電壓等級(jí)產(chǎn)品用母線導(dǎo)體制造工藝中的重要工序，表面著漆的導(dǎo)體便于在裝配前更好地清理，防止粉塵、金屬屑的吸附。在調(diào)研了部分工程機(jī)械廠家的涂裝線后，結(jié)合本公司導(dǎo)體涂裝的特點(diǎn)，本著保證質(zhì)量、滿足產(chǎn)能需求、追求先進(jìn)性和實(shí)用性相統(tǒng)一的原則，從工藝布局、作業(yè)方式等方面規(guī)劃設(shè)計(jì)了新產(chǎn)業(yè)園的導(dǎo)體自動(dòng)化涂裝生產(chǎn)線。
生產(chǎn)綱領(lǐng)：年加工數(shù)量約24000件；
產(chǎn)品特點(diǎn)：工件直徑為φ90mm-φ260mm，長(zhǎng)度為500mm-7500mm，質(zhì)量重，需噴涂的外表面主要為圓柱結(jié)構(gòu)，噴涂時(shí)需要旋轉(zhuǎn)；
工件質(zhì)量范圍為：8kg-300kg；
班制、節(jié)拍：2班制，全年工作日240天，每天生產(chǎn)16h。
2 工藝布局
從合理利用空間、減少物流交叉等方面考慮，設(shè)備分單層布置，分別為噴涂作業(yè)區(qū)、流平區(qū)、烘干區(qū)（雙層布置）等；為更好地節(jié)約場(chǎng)地，送、排風(fēng)裝置均布置在廠房外部。見(jiàn)圖1。
工藝流程及布局為：空中自動(dòng)輸送上線---前處理除油---噴底漆---底漆流平烘干(4個(gè)工位)---打磨清理---噴面漆2道----面漆流平烘干(4個(gè)工位)---下線。
涂裝線成環(huán)形布局，采用自動(dòng)輸送，各工序間輸送和配合的自動(dòng)程度很高，避免了轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的磕碰。該生產(chǎn)線設(shè)計(jì)為全自動(dòng)化、全封閉、高潔凈度設(shè)備。
3 各非標(biāo)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)方案淺析
3.1輸送方式
由于導(dǎo)體為圓柱結(jié)構(gòu)，噴涂時(shí)需旋轉(zhuǎn)，因此選定穩(wěn)定、靈活、故障率低的全自動(dòng)滑撬輸送方式(見(jiàn)圖2)。導(dǎo)體在滑撬上進(jìn)行混裝，滑撬上部設(shè)置4條與撬體長(zhǎng)度方向一致的導(dǎo)體支撐卡槽，即不同尺寸的導(dǎo)體可裝載在一臺(tái)滑撬上部�？ú鄄捎脙�(yōu)質(zhì)冷軋鍍鋅鋼板折制并采用螺栓與滑撬撬體連接，其作用可使人工放置的支撐架及導(dǎo)體始終保持在一條直線上。
該滑撬輸送流程為：(1)在上件位利用行車(chē)將導(dǎo)體吊裝至滑撬小車(chē)上，啟動(dòng)確定吊裝到位按鈕；(2)噴漆室移行機(jī)自動(dòng)將導(dǎo)體從上件位轉(zhuǎn)移至噴漆室內(nèi)噴涂區(qū)域，進(jìn)行涂裝作業(yè)；(3)作業(yè)完畢后，導(dǎo)體由移行機(jī)上部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑撬小車(chē)并轉(zhuǎn)移至流平室滑撬系統(tǒng)，待完成流平作業(yè)；(4)完成設(shè)定流平時(shí)間后，流平室滑撬系統(tǒng)自動(dòng)將導(dǎo)體轉(zhuǎn)移到烘干室進(jìn)行烘干作業(yè)；(5)完成烘干作業(yè)的導(dǎo)體依次被烘干室滑撬系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)移出烘爐，并轉(zhuǎn)移至導(dǎo)體下件位，再利用行車(chē)吊到成品存放區(qū)；如此反復(fù)完成了導(dǎo)體的全自動(dòng)輸送循環(huán)作業(yè)。
3.2噴涂方式
在目前高壓開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，由于某些結(jié)構(gòu)件比較復(fù)雜，一般采用人工噴涂方式，但母線用導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，沒(méi)有死角，非常適合自動(dòng)化噴涂。
導(dǎo)體自動(dòng)噴涂裝置主要組成有：智能長(zhǎng)度檢測(cè)裝置、噴涂往復(fù)機(jī)、智能三軸機(jī)器人等組成(見(jiàn)圖3)。噴涂往復(fù)機(jī)采用低壓大流量自動(dòng)噴槍?zhuān)悄軝C(jī)械手抓取導(dǎo)體的距離可自動(dòng)調(diào)整。
當(dāng)導(dǎo)體進(jìn)入噴漆室后，首先由安裝在支架頂部的智能長(zhǎng)度檢測(cè)裝置檢測(cè)導(dǎo)體的長(zhǎng)度后調(diào)整抓取位置及噴涂位置；確定位置后，由機(jī)械手抓取導(dǎo)體至噴涂位；導(dǎo)體放置到位后，啟動(dòng)夾具兩端的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，同時(shí)啟動(dòng)噴涂往復(fù)機(jī)，完成噴涂工作；完成噴漆后再由機(jī)械手將導(dǎo)體放置回原位，再由機(jī)械手抓取下一件導(dǎo)體，依次往復(fù)完成小車(chē)上的導(dǎo)體噴涂作業(yè)。
4 使用效果分析
該導(dǎo)體自動(dòng)涂裝線從精益制造角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)了工藝布局緊湊合理、物流自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)銜接順暢及生產(chǎn)節(jié)拍均衡的目標(biāo)，并具有以下3個(gè)方面的顯著特點(diǎn)。
4.1產(chǎn)品涂裝質(zhì)量方面
使用往復(fù)噴涂機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)是柔性大，重復(fù)精度好，導(dǎo)體涂層均勻，表面漆膜好。通過(guò)編寫(xiě)程序指令來(lái)實(shí)現(xiàn)噴涂的整個(gè)流程，它完全解決了人工噴涂所帶來(lái)的負(fù)面影響，有效保證了導(dǎo)體表面漆膜的光潔度、均勻性以及一致性，杜絕了流掛、虛噴、漏噴等人工操作的弊端。
4.2改善作業(yè)環(huán)境方面
采用自動(dòng)噴涂作業(yè)后，操作者只需在噴漆房外操作往復(fù)噴涂機(jī)即可完成導(dǎo)體大面積的噴涂作業(yè)，這樣以來(lái)大大減少了油漆噴涂對(duì)人體的傷害。
4.3生產(chǎn)效率方面
采用往復(fù)噴涂機(jī)進(jìn)行自動(dòng)噴涂作業(yè)，可減少噴漆作業(yè)工人數(shù)量及工作強(qiáng)度，工作時(shí)間明顯縮短，全自動(dòng)噴涂可達(dá)到15min/件(這是針對(duì)長(zhǎng)度為7500mm的導(dǎo)體)，與原人工作業(yè)相比效率提高了一倍以上。同時(shí)涂料利用率得到提高，另外自動(dòng)噴涂可減少VOC的排放量，達(dá)到了節(jié)能和環(huán)保的雙重目的。
5 結(jié)論
高壓電器產(chǎn)品自動(dòng)化涂裝工程設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)量體裁衣的非標(biāo)設(shè)計(jì)工作，根據(jù)被涂工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、涂裝要求來(lái)設(shè)計(jì)工藝流程，根據(jù)廠房條件及上下工序的銜接需求來(lái)進(jìn)行工藝布局，工裝的設(shè)計(jì)、輸送方式的選擇、噴涂方式的選擇都要綜合考慮。通過(guò)反復(fù)探索、改進(jìn)，不斷提高實(shí)用性和可靠性來(lái)滿足工件的自動(dòng)化涂裝要求。
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