1設備總體考慮和工作流程設置

（1）清洗節(jié)拍的確定

根據清洗的對象，主要是對各型號儲氣筒零件焊接前的清洗，根據每天的清洗量，初定輸送網鏈速度為0.5-1.8m/min，速度可調，實際工作速度為0.6-1.2m/min，速度可調，每天按8小時計算。

根據工件的實際情況，工件采用連續(xù)通過的方式輸送，節(jié)拍定為0-10min分鐘（速度可調）。清洗節(jié)拍是一個可調整的參數，在實際生產中，可根據實際的情況，增加或減少，前提是清洗的質量滿足要求。

由于需要采用超聲波清洗、風刀切液、噴射清洗、漂洗、壓縮空氣吹干、熱風烘干、補吹干的方式，我們確定采用直線布置的方式。即一頭進，一頭出的方式。

（2）輸送的方式確定

由于工件清洗方式為步進通過式，所以，我們確定采用不銹鋼網鏈附加工件籃的方式輸送。超聲波清洗、噴射清洗、漂洗、壓縮空氣吹干、熱風烘干、補吹干、下工件等全部采用一個輸送系統(tǒng)，由一臺電機減速機驅動。

（3）清洗機的擺放方式

采用清洗通道一字擺開的方式，后部設置清洗液儲液箱、過濾器等附件。考慮便于人工的上料，應盡量降低上料平臺高度，最終確定工件的上料高度為1.0米。

清洗機總體占地面積約為11米×3.5米，直接擺放在地面上，不需要下沉。

（4）清洗的方式

    根據客戶的要求，采用超聲波浸泡清洗、噴射清洗的方式,噴射清洗為全覆蓋噴射清洗。

（5）工藝流程設計

根據用戶的要求和我們的實踐經驗，設置的工藝流程如下所示：

準備工作→上工件→超聲波清洗→輸送到清洗室→噴射清洗→噴射漂洗→壓縮空氣吹干→熱風烘干→人工補吹干→卸下工件→進入到下次循環(huán)

3.工藝流程簡介

下面對清洗機的工藝流程做簡介：

⑴準備工作：主要是提前給清洗液預熱（在開機時，預熱時間需要1.0小時，），將零件搬運到清洗機上料臺附近。

⑵上工件：可采用人工搬運上料，也可采用機械搬運上料（行車、叉車、電動葫蘆等）。

⑶超聲波清洗：工件隨工件籃下沉到超聲清洗槽，超聲波系統(tǒng)開啟對工件進行超聲波清洗。

⑷噴射清洗：當工件到達噴射清洗工位后，開啟噴射清洗泵，噴嘴將上下左右面對工件進行高壓噴射清洗。

⑸噴射漂洗：噴射漂洗與噴射清洗的過程是相同的，主要就是清洗液的清潔度不同。

⑹壓縮空氣吹干：漂洗后，工件進入到風干工位，然后開啟壓縮空氣對零件內部及表面水分進行吹干作業(yè)。

⑺熱風烘干：風刀切液后，工件籃到達熱風烘干工位，開啟熱風爐，熱風對工件進行烘干。

⑻人工補吹干：當工件被吹干后，零件將被送出至下料工位，人工采用手動的方式，將工件殘留水分吹干，為后續(xù)的工作做準備。

⑼檢查并卸工件：在下料位對工件進行檢查，對個別有積水的地方用壓縮空吹干，然后取下工件，完成工件的整個清洗過程。

3 主要技術指標

根據廠方的要求，結合工件的實際情況，確定其主要技術指標如下：

▲ 上料平臺高度：1.0m

▲ 清洗節(jié)拍：0-10min（可調）

▲ 主機外形尺寸：長×寬×高：約11000×3500×2500（直接布置在地平面上）

▲ 設備占地面積：約11米×3.5米（含電控柜）

▲ 清洗室尺寸：長×寬×高≈6500×1300×500

▲ 清洗室通道有效寬度和高度：1300×500

▲ 儲液箱尺寸：2000×1200×900（2臺）

▲ 設備裝機總功率：約90 Kw（1小時預熱）。平時使用功率：約50KW，其中：

● 噴射泵功率：7.5KW

● 漂洗泵功率：5.5KW

● 清洗液體加熱功率：約18Kw

● 漂洗液體加熱功率：約18Kw

● 拖動功率：約2.2Kw

● 其他：約1.5Kw

▲ 噴射泵流量：20m³/h

▲ 噴射漂洗泵：12m³/h

▲ 超聲波功率：9KW

▲ 熱風烘干功率：30KW

▲ 設備用水量：約4噸

▲ 清洗/漂洗液溫度：50～70℃（可調）

▲ 壓縮空氣壓力：0.5～0.7Mpa,儲氣量：0.5m³（由用戶配儲氣罐）

▲ 噴射清洗后的排屑方式采用接渣籃的方式

▲ 水箱內設置油水分離裝置，油水分離能力超過50L/ h，除油后的清洗液內含油量不大于5ml/L；

▲ 儲液箱內設有上下液位計，可對高低液位自動報警

▲ 各箱體都設有排水裝置，可對清洗后的污水定期排除。

▲ 儲液槽為雙層保溫結構，內外均為不銹鋼材質，設有自動加溫裝置，溫度可設置，設有高低液位計，當液位高出或低于設定液位時，能自動報警。

▲ 漂洗系統(tǒng)設有精密過濾器，精密過濾精度：20μ。使清洗質量達到規(guī)定要求。

▲ 采用PLC進行控制，可對流程、溫度、液位、速度等參數進行控制，并進行高低位的限制與報警，設有緊急停止按鈕，手動自動可轉換。

▲ 采用觸摸屏顯示與操作。

▲ 配有壓縮空，可對工件根據需要進行吹水處理。

▲ 設備噪音：≤85分貝

▲ 清洗介質：水基清洗液

5 設備構成簡介

該設備主要由四大部分組成，即：超聲波清洗系統(tǒng)、機械部分、水循環(huán)部分和電控部分。下面做簡要介紹。

5.1 超聲波部分

超聲波清洗是通過超聲波發(fā)生器，將頻率高于20KHz的震蕩信號進行電功率放大后經超聲波換能器的逆壓電效應轉換成高頻機械振動能量，通過清洗介質中的聲輻射，使清洗液分子振動并產生無數微小氣泡。氣泡沿超聲傳播方向在負壓區(qū)形成、生長，并在正壓區(qū)迅速閉合而產生上千個大氣壓的瞬間高壓而爆破，形成無數微觀高壓沖擊波作用于被清洗工件表面，在極短的時間和極小的位置上破裂產生的力將污質的分子擊碎，達到清洗的目的。與一般的清洗方法相比，它有如下的特點：

（1）清洗精度高：超聲清洗對具有內外結構復雜、微觀不平表面、狹縫、小孔、拐角、死角、元件密集等特點的工件均具有的洗凈能力。

（2）針對性強：根據清洗對象的不同而調整不同的頻率，可使清洗達到良好的效果。

（3）洗滌時間短、效率高，可節(jié)省大量的勞動力。

5.2 機械部分

該部分主要由整體機架與殼體、清洗室、噴射清洗系統(tǒng)、噴射漂洗系統(tǒng)、工件輸送系統(tǒng)、壓縮空氣風干系統(tǒng)、排渣與過濾系統(tǒng)、清洗液與漂洗液循環(huán)過濾系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、儲液箱、油水分離器等組成。

5.2.1整體機架與殼體

整體機架與外殼均采用普通碳鋼制作，并進行油漆防護，保證外部的美觀。下部采用框架與門結構形式，與液體接觸的材質全部采用不銹鋼材質或其他防腐性材質制作，防止產生銹液。

5.2.2清洗室

該清洗室是一個綜合工作室，在該室內進行噴射清洗、噴射漂洗、吹水、風干等工藝過程。該清洗室主要由清洗室體、支架、導流槽、各種安裝支架等組成。下面分別做簡單介紹。

清洗室體：該室體采用不銹鋼板做內封板，防止生銹。外部直接采用清洗室的殼體。在清洗室內分成幾格，便于清洗與漂洗等工位的安裝，同時，在清洗室內還有一些不銹鋼支架，安裝內部的機構。輸送機構等均安裝在清洗室內。

導流槽：是安裝在清洗槽下面的一個斜面槽體，可將清洗后的液體導流到儲液箱。該導流槽分成幾個部分，即將清洗液導流回清洗液儲液箱，漂洗液導流回漂洗液儲液箱。

各種安裝架：由于在該清洗室內需要安裝噴射清洗系統(tǒng)的噴射系統(tǒng)、漂洗系統(tǒng)、壓縮空氣風干的管道等，因此，在清洗室內還安裝有各種安裝支架。

5.2.3噴射清洗系統(tǒng)

該機構主要由高壓噴射泵、過濾系統(tǒng)、噴射管、不銹鋼管道及噴嘴等組成，噴嘴布置在噴射管上，在噴射清洗時能去除殘留的污物。噴射清洗系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要由噴射泵、噴嘴、管道調壓閥、過濾網等組成；噴嘴采用不銹鋼噴嘴組合布置，噴嘴水量根據實際情況增減；清洗泵采用不銹鋼耐酸堿立式泵； 清洗泵流量：20m3/h；清洗泵揚程：56m；噴射泵功率：7.5Kw；清洗液的儲液箱在清洗室的后部，液體通過導流槽回流到儲液箱，不需要回液泵，這樣可以較的將液體回送到儲液箱。回送的液體還將經過接渣盒。在噴射清洗工位，設有擋板，在噴射清洗時，防止液體的串液。

5.2.4噴射漂洗系統(tǒng)

該機構與噴射清洗系統(tǒng)基本相同，主要由高壓噴射泵、過濾系統(tǒng)、噴射管、不銹鋼管道及噴嘴組成，噴嘴布置在噴射管上，在噴射清洗時能去除殘留的污物。

5.2.5工件輸送系統(tǒng)

網鏈輸送的模式，即由不銹鋼鏈條加上工件籃組成輸送網鏈，保證工件在上面能平穩(wěn)擺放，并不得大幅度移動，同時，下部要由足夠的空隙，便于工件的清洗。該部分主要是由減速電機、傳動機構、不銹鋼網鏈、導向機構、支架，定位工裝等組成。

5.2.6壓縮空氣吹干系統(tǒng)

采用電磁閥控制壓縮空氣對筒體內外水分吹干。主要由電磁閥、管道、氣嘴等組成。在壓縮空氣的作用下可快速去除零件表面及內腔的水分，加速零件干燥。

5.2.7人工吹水槍

為了防止壓縮空氣吹干后工件上還有余水，特設置了采用壓縮空氣的人工吹水槍。在下料工位，可以通過該槍將工件上個別地方的積水吹走，加速其干燥。

5.2.8清洗液排渣及過濾系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由過濾網、管道、接渣盒、過濾系統(tǒng)等組成。

由于在清洗的過程中，從工件上洗下的雜質需要及時清理，否則，就會對后續(xù)的清洗產生影響。因此，排渣和過濾在清洗機的設計中是很重要的。一般說來，過濾精度低，工件將不能洗干凈，但過高，又容易產生堵塞，而且過濾面積要很大，成本會很高。所以合適的過濾精度是非常重要的。在本方案中，對清洗系統(tǒng)，設置了3道過濾。首先，清洗槽中的液體在回流時將首先回送到接渣盒構，對液體進行初過濾，較大顆粒的物質將被過濾，由操作人員每天下班前進行處理。液體經過出渣機構后將經過2道網格，在進入噴射泵或供液泵前，還有一道籠式濾器的過濾，以保證過濾的精度。

5.2.9漂液體循環(huán)過濾系統(tǒng)

在該設備中，為保證漂洗液的質量，特設置了漂洗液循環(huán)過濾系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由噴射泵、接渣盒、精密過濾器、管道、儲液箱等組成。從工件上流下的液體將首先通過一個接渣盒流入儲液箱，儲液箱被分成3格，每兩格之間用過濾網隔離，過濾網是逐步加密的。在漂洗泵的前面有一個過濾籠，以保證泵的正常工作，在噴射泵的后面，還有一道籠式濾器的過濾，確保過濾的質量和過濾精度，提高清洗的質量。

5.2.10加熱系統(tǒng)

該設備有兩套加熱系統(tǒng)，即清洗液的加熱、漂洗液的加熱。主要由加熱元件、加熱管、溫度傳感器等組成。將清洗液和漂洗液加熱到合適的溫度，可以提高清洗的質量。

5.2.11儲液箱

該設備有兩個儲液箱，即清洗液儲液箱、漂洗液儲液箱。兩個箱體的結構與尺寸基本相同，下面以漂洗液儲液箱為例進行介紹。

該儲液箱主要由箱體、過濾器、排污閥、保溫層等組成。漂洗液儲液箱分成三槽，在內槽之間設有半截式過濾網，采用沉降與過濾網相結合的過濾方式，以保證下次使用的清洗液的清潔度。

漂洗液液儲液箱的容量為2噸（尺寸約2000×1200×900），實際儲液為1.5噸（考慮到液體的空位和泡沫的影響等）

儲液箱的內壁用SUS304不銹鋼板制造，為防止清洗液的滲漏與揮發(fā)，該儲液箱進行了嚴格的密封處理；過濾網作成可的門式結構，便于過濾網的清洗與更換；在儲液箱內部，都裝有溫度傳感器和高低液位傳感器；在儲液箱每格的的底部，裝有排污閥，當需要更換清洗液時，可以排出廢棄的清洗液和污物；所有的排污閥是連成一體的，便于工廠的集中排放。為保證清洗的質量，應定期對清洗液進行更換，并對儲液箱的進行的清潔處理；在每個儲液箱中，都設有高低液位傳感器，在超過規(guī)定的液位后，都會自動報警；在儲液箱中，都設有溫度傳感器，當低于設定溫度時，啟動加熱器，當高于設定溫度時，將停止加熱器加熱。在清洗液儲液箱和漂洗液儲液箱中，都裝有油水分離器。

5.2.12熱風烘干系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由高壓風機、加熱室、風管、空氣過濾裝置等組成，完成對清洗后工件的烘干。

▲ 該系統(tǒng)主要由高壓風機，管道，加熱室、不銹鋼翅片式加熱管、排風系統(tǒng)等組成；

▲ 加熱罐采用翅片式不銹鋼加熱器加熱，外部有保溫層；采用兩處送風的方式送熱風。

▲ 熱風烘干溫度：80～120℃（可調）

▲ 高壓風機在加熱罐的前面，對加熱罐吹風；

▲ 熱風通過風管從底部對工件進行噴吹；

▲ 排氣裝置在漂洗槽的上部前側；排氣裝置可通過管道連接到廠里的通風主管，將濕熱氣體排出室外。

▲ 在進風口設有空氣過濾裝置，保證烘干空氣的干凈。

5.2.13油水分離器

由于工件表面有油污，故需要對清洗液和漂洗液進行油水分離處理。在該設備中，油水分離器設置在儲液箱的上部液面較為靜止的地方。將油污及時收集，可保證清洗的質量；在該設備中，設有一臺油水分離器，設在清洗液儲液箱上。

5.2.14排污系統(tǒng)

排污系統(tǒng)分是指清洗液漂洗液的間斷性排污。對于清洗液的間斷性排污，是指需要更換或清洗儲液箱時，對液體的排污。該系統(tǒng)主要由管道連通器、手動閥、排污閥等組成。一般情況下不使用，在更換清洗液時，開啟此系統(tǒng)，即可將廢液排出。

5.3電控部分：

5.3.1概述

本清洗機采用西門子系列或三菱系列PLC對清洗過程進行控制，人機操作界面采用觸摸屏，PLC與觸摸屏進行通訊，觸摸屏畫面直觀地顯示各機構的運行狀態(tài)。PLC對各傳感器的輸入信號進行掃描、邏輯運算處理、再發(fā)出控制指令去控制各運動機構執(zhí)行相應的動作，實現各清洗工序按次序完成；同時系統(tǒng)設置了自動和手動選擇，可以對各工序進行單獨的控制操作，以適應實際生產中的特殊需要。

5.3.2電氣控制的設計準則

⑴符合工藝要求；

⑵性、合理性、實用性、經濟性；

⑶安全可靠性，具有連鎖互鎖功能，防止誤操作；

⑷系統(tǒng)具有良好的開發(fā)性、可擴展性；

5.3.3部分控制功能簡介

該系統(tǒng)采用西門子PLC做主控制器，人機操作界面采用觸摸屏，各檢測信號和操作指令輸入到PLC，再由PLC發(fā)出輸出信號，控制各執(zhí)行機構動作，使設備進行有序的運行。本控制系統(tǒng)中我們充分利用PLC的硬軟件，合理有效地使用其輸入輸出功能，編制優(yōu)化的控制程序，充分體現本機操作簡單、運行可靠等特點。

溫度控制：采用西門子溫度采集模塊對液溫和烘干溫度進行檢測控制，實際溫度數值和預設數值都在觸摸屏上直觀的顯示出來，并在觸摸屏上對各參數進行設置。溶液升溫采用電加熱方式，當溫度低于設定值時接通電加熱器，到達設定溫度時停止加熱。

液位檢測及液位控制：采用浮球式液位傳感器，將液位信號輸入到PLC，經過PLC邏輯判斷，系統(tǒng)對檢測到的液位作出相應的處理，當液位偏低時系統(tǒng)發(fā)出報警指示，并停止相應的加熱器或水泵等。此時提示操作人員補充清洗溶液。

電機運行狀態(tài)檢測功能：本清洗機所有泵、電機的驅動采用熱繼電器保護，若電機運行出現異常，熱繼電器動作，切斷電機控制回路，電機停止運轉，同時接通相應的報警及指示，系統(tǒng)停止相應執(zhí)行機構動作。

5.3.4電氣控制特點

該線采用可編程控制器對全線設備進行時序邏輯與時間控制，操作十分方便。主要有以下特點：

1、操作自動化程度高，所有的操作都通過觸摸屏操作完成；

2、設置自動/手動轉換鈕，根據實際需要，可以進行各工序的人工控制。根據需要可方便的對清洗時間、溫度及各工序清洗的時間等參數進行設置，使大限度的滿足清洗的需要；

3、操作柜上設有急停按鈕，在緊急情況下停機，保障設備與人員的安全。由于系統(tǒng)采用了多處電氣和程序保護措施，急停按鈕幾乎不需要使用，但能加強操作人員的安全生產意識。