1設(shè)備總體考慮和工作流程設(shè)置

（1）清洗節(jié)拍的確定

根據(jù)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(jù)每天的清洗量，初定輸送網(wǎng)鏈速度為0.5-1.8m/min，速度可調(diào)，實際工作速度為0.6-1.2m/min，速度可調(diào)，每天按8小時計算。

根據(jù)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(diào)）。清洗節(jié)拍是一個可調(diào)整的參數(shù)，在實際生產(chǎn)中，可根據(jù)實際的情況，增加或減少，前提是清洗的質(zhì)量滿足要求。

由于需要采用超聲波清洗、風(fēng)刀切液、噴射清洗、漂洗、壓縮空氣吹干、熱風(fēng)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(jìn)，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(jìn)通過式，所以，我們確定采用不銹鋼網(wǎng)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(fēng)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(qū)動。

（3）清洗機的擺放方式

采用清洗通道一字?jǐn)[開的方式，后部設(shè)置清洗液儲液箱、過濾器等附件。考慮便于人工的上料，應(yīng)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(jù)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(shè)計

根據(jù)用戶的要求和我們的實踐經(jīng)驗，設(shè)置的工藝流程如下所示：

準(zhǔn)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(fēng)烘干→人工補吹干→卸下工件→進(jìn)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(zhǔn)備工作：主要是提前給清洗液預(yù)熱（在開機時，預(yù)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(jìn)行超聲波清洗。

⑷噴射清洗：當(dāng)工件到達(dá)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(jìn)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(jìn)入到風(fēng)干工位，然后開啟壓縮空氣對零件內(nèi)部及表面水分進(jìn)行吹干作業(yè)。

⑺熱風(fēng)烘干：風(fēng)刀切液后，工件籃到達(dá)熱風(fēng)烘干工位，開啟熱風(fēng)爐，熱風(fēng)對工件進(jìn)行烘干。

⑻人工補吹干：當(dāng)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(zhǔn)備。

⑼檢查并卸工件：在下料位對工件進(jìn)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(shù)指標(biāo)

根據(jù)廠方的要求，結(jié)合工件的實際情況，確定其主要技術(shù)指標(biāo)如下：

▲ 上料平臺高度：1.0m

▲ 清洗節(jié)拍：0-10min（可調(diào)）

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

▲ 設(shè)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(shè)備裝機總功率：約90 Kw（1小時預(yù)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(fēng)烘干功率：30KW

▲ 設(shè)備用水量：約4噸

▲ 清洗/漂洗液溫度：50～70℃（可調(diào)）

▲ 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(nèi)設(shè)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(nèi)含油量不大于5ml/L；

▲ 儲液箱內(nèi)設(shè)有上下液位計，可對高低液位自動報警

▲ 各箱體都設(shè)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(jié)構(gòu)，內(nèi)外均為不銹鋼材質(zhì)，設(shè)有自動加溫裝置，溫度可設(shè)置，設(shè)有高低液位計，當(dāng)液位高出或低于設(shè)定液位時，能自動報警。

▲ 漂洗系統(tǒng)設(shè)有精密過濾器，精密過濾精度：20μ。使清洗質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求。

▲ 采用PLC進(jìn)行控制，可對流程、溫度、液位、速度等參數(shù)進(jìn)行控制，并進(jìn)行高低位的限制與報警，設(shè)有緊急停止按鈕，手動自動可轉(zhuǎn)換。

▲ 采用觸摸屏顯示與操作。

▲ 配有壓縮空，可對工件根據(jù)需要進(jìn)行吹水處理。

▲ 設(shè)備噪音：≤85分貝

▲ 清洗介質(zhì)：水基清洗液

5 設(shè)備構(gòu)成簡介

該設(shè)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(jìn)行電功率放大后經(jīng)超聲波換能器的逆壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成高頻機械振動能量，通過清洗介質(zhì)中的聲輻射，使清洗液分子振動并產(chǎn)生無數(shù)微小氣泡。氣泡沿超聲傳播方向在負(fù)壓區(qū)形成、生長，并在正壓區(qū)迅速閉合而產(chǎn)生上千個大氣壓的瞬間高壓而爆破，形成無數(shù)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(chǎn)生的力將污質(zhì)的分子擊碎，達(dá)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(nèi)外結(jié)構(gòu)復(fù)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(jù)清洗對象的不同而調(diào)整不同的頻率，可使清洗達(dá)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(fēng)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(jìn)行油漆防護，保證外部的美觀。下部采用框架與門結(jié)構(gòu)形式，與液體接觸的材質(zhì)全部采用不銹鋼材質(zhì)或其他防腐性材質(zhì)制作，防止產(chǎn)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(nèi)進(jìn)行噴射清洗、噴射漂洗、吹水、風(fēng)干等工藝過程。該清洗室主要由清洗室體、支架、導(dǎo)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(nèi)封板，防止生銹。外部直接采用清洗室的殼體。在清洗室內(nèi)分成幾格，便于清洗與漂洗等工位的安裝，同時，在清洗室內(nèi)還有一些不銹鋼支架，安裝內(nèi)部的機構(gòu)。輸送機構(gòu)等均安裝在清洗室內(nèi)。

導(dǎo)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(dǎo)流到儲液箱。該導(dǎo)流槽分成幾個部分，即將清洗液導(dǎo)流回清洗液儲液箱，漂洗液導(dǎo)流回漂洗液儲液箱。

各種安裝架：由于在該清洗室內(nèi)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(fēng)干的管道等，因此，在清洗室內(nèi)還安裝有各種安裝支架。

5.2.3噴射清洗系統(tǒng)

該機構(gòu)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(diào)壓閥、過濾網(wǎng)等組成；噴嘴采用不銹鋼噴嘴組合布置，噴嘴水量根據(jù)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(dǎo)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(jīng)過接渣盒。在噴射清洗工位，設(shè)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(gòu)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(wǎng)鏈輸送的模式，即由不銹鋼鏈條加上工件籃組成輸送網(wǎng)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(gòu)、不銹鋼網(wǎng)鏈、導(dǎo)向機構(gòu)、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(nèi)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(nèi)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(shè)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(wǎng)、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(zhì)需要及時清理，否則，就會對后續(xù)的清洗產(chǎn)生影響。因此，排渣和過濾在清洗機的設(shè)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(chǎn)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(shè)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(gòu)，對液體進(jìn)行初過濾，較大顆粒的物質(zhì)將被過濾，由操作人員每天下班前進(jìn)行處理。液體經(jīng)過出渣機構(gòu)后將經(jīng)過2道網(wǎng)格，在進(jìn)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(shè)備中，為保證漂洗液的質(zhì)量，特設(shè)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(wǎng)隔離，過濾網(wǎng)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(zhì)量和過濾精度，提高清洗的質(zhì)量。

5.2.10加熱系統(tǒng)

該設(shè)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(zhì)量。

5.2.11儲液箱

該設(shè)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(jié)構(gòu)與尺寸基本相同，下面以漂洗液儲液箱為例進(jìn)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(nèi)槽之間設(shè)有半截式過濾網(wǎng)，采用沉降與過濾網(wǎng)相結(jié)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(nèi)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(jìn)行了嚴(yán)格的密封處理；過濾網(wǎng)作成可的門式結(jié)構(gòu)，便于過濾網(wǎng)的清洗與更換；在儲液箱內(nèi)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(dāng)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(zhì)量，應(yīng)定期對清洗液進(jìn)行更換，并對儲液箱的進(jìn)行的清潔處理；在每個儲液箱中，都設(shè)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(shè)有溫度傳感器，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定溫度時，啟動加熱器，當(dāng)高于設(shè)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(fēng)烘干系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由高壓風(fēng)機、加熱室、風(fēng)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(fēng)機，管道，加熱室、不銹鋼翅片式加熱管、排風(fēng)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(fēng)的方式送熱風(fēng)。

▲ 熱風(fēng)烘干溫度：80～120℃（可調(diào)）

▲ 高壓風(fēng)機在加熱罐的前面，對加熱罐吹風(fēng)；

▲ 熱風(fēng)通過風(fēng)管從底部對工件進(jìn)行噴吹；

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

▲ 在進(jìn)風(fēng)口設(shè)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(jìn)行油水分離處理。在該設(shè)備中，油水分離器設(shè)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(zhì)量；在該設(shè)備中，設(shè)有一臺油水分離器，設(shè)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(jìn)行控制，人機操作界面采用觸摸屏，PLC與觸摸屏進(jìn)行通訊，觸摸屏畫面直觀地顯示各機構(gòu)的運行狀態(tài)。PLC對各傳感器的輸入信號進(jìn)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(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的動作，實現(xiàn)各清洗工序按次序完成；同時系統(tǒng)設(shè)置了自動和手動選擇，可以對各工序進(jìn)行單獨的控制操作，以適應(yīng)實際生產(chǎn)中的特殊需要。

5.3.2電氣控制的設(shè)計準(zhǔn)則

⑴符合工藝要求；

⑵性、合理性、實用性、經(jīng)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(gòu)動作，使設(shè)備進(jìn)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(xiàn)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(jìn)行檢測控制，實際溫度數(shù)值和預(yù)設(shè)數(shù)值都在觸摸屏上直觀的顯示出來，并在觸摸屏上對各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。溶液升溫采用電加熱方式，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時接通電加熱器，到達(dá)設(shè)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(jīng)過PLC邏輯判斷，系統(tǒng)對檢測到的液位作出相應(yīng)的處理，當(dāng)液位偏低時系統(tǒng)發(fā)出報警指示，并停止相應(yīng)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(qū)動采用熱繼電器保護，若電機運行出現(xiàn)異常，熱繼電器動作，切斷電機控制回路，電機停止運轉(zhuǎn)，同時接通相應(yīng)的報警及指示，系統(tǒng)停止相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)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(shè)備進(jìn)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(shè)置自動/手動轉(zhuǎn)換鈕，根據(jù)實際需要，可以進(jìn)行各工序的人工控制。根據(jù)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(shù)進(jìn)行設(shè)置，使大限度的滿足清洗的需要；

3、操作柜上設(shè)有急停按鈕，在緊急情況下停機，保障設(shè)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(chǎn)意識。