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。 目前板簧生產工藝中已普遍采用 拋丸強化工藝。板簧拋丸強化工藝是利用高速運動 的彈丸流對板簧表面強力沖擊而使表面產生循環塑 性應變層 ，由此導致金屬表層的顯微組織發生有利 的變化并 使表層 引入殘 余壓應 力場 。表 層 的顯微組 織和殘余壓應力場是提高板簧的抗疲勞斷裂和應力 腐蝕斷裂抗力的兩個強化因素，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倍 。

汽車板簧的拋丸強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;二是應力拋丸，即將板簧在拋丸前預先加壓，并保持在加壓狀態下拋丸，拋丸后再將板簧從加壓狀態釋放，使得板簧受拋面得到更大的表面壓應力。對于拋丸強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力提出了更高的要求，自由拋丸已不能滿足要求，應力拋丸是一種較為理想?的方式。

由于汽車板簧生產效率要求較高，所以對應力 拋丸強化工序要求連續生產，因此對應力拋丸強化 設備的自動化和可靠性要求比較高。之前國內此類生產線依靠進 口，國內拋丸設備生產企業僅可以研 制拋丸機部分，不能組成自動生產線。基于此，研發 了應力拋丸強化生產線，此項研發填補了國內空白。

1 生產線技術要求

1.1 設 計 要 求

拋 丸 弧 高 值 : >I 0 .3 5 C ;

生 產 線 生 產 率 :180件 /h。

1.2 工藝和電氣控制要求

1.2.1 工 藝 要 求

人工或機械將需拋丸強化的工件(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 壓機上的加壓油缸將工件壓成彎曲狀，撥叉架構將 工件固定于工裝上。上料橫移輥道將工件送到上料輥道上,然后進入拋丸機對板簧進行拋丸強化。
拋丸強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中,在該加壓機中將工件與工裝分離,人工取出強化完的工件,而空工裝則由返回輥道送到上料壓機,準備下一個工作循環。

1.2.2控制要求

采用PLC及人機界面組成工業計算機系統。分自動與手動兩種控制方式,以自動為主,應力拋丸強化時應為自動。應可模擬顯示生產線工作過程,準確及時顯示并記錄生產線各個部位發生的故障,便于運行監控和檢修。板簧下壓深度調整由位移傳感器控制,控制精度應達到0.5%。為保證工作流暢,應在上料和卸料壓力機部位加上手動控制部分,目的是上料和卸料壓力機在工作時,如發生小故障可用手動來加以解決,解決后返回自動狀態,不至于影響全線的工作狀態。

2 生產線的開發

2.1 技術關鍵及解決方案

為解決重復定位精度，加壓機油缸安裝有位移 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 ，確保重復定位精度達到?0.01m m 。專用板簧夾具結構設計成可伸縮式，確保滿足 自動夾緊、松開的要求 ，并可滿足不同規格板簧的夾緊要求 (如 圖 1)。

程序軟件開發采用組態王等軟件二次開發 ，保證計算機 自動控制整機運行過程達到適用 、可靠 、穩?定 、迅 捷 的 要 求 。

因生產線結構復雜 、運行要求可靠性高 ，所 以設計過程圖中采用了三維設計軟件進行機構和結構設計，在設計階段進行模擬裝配驗證，有效地減少了結構干涉和尺寸設計錯誤 。圖 2為用三維設計 軟件設計的壓力機三維裝配圖。

2.2 生產線結構和運行

2 .2 .1 主 要 組 成

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

2.2.2 生產線運行概述

2.2.2.1 主機(拋丸強化 )部分 主機部分控

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

打開人機界面翻至控制界面，按動相應按鈕 ，啟 動主機相應部位。顯示主機相應部位的運行狀況。

人機界面在控制系統 中主要有三個方面功能 : 1人機界面在主機手動工作時可以進行主機各個系 統的手動操作 ，如提升機 、分離器、螺旋輸送器 、拋丸 器 、閘門、主機輥道 、上卸料輥道 、返 回輥道 ;2人機 界面可以直觀地反映設備的各個部位所發生的故 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人機界面可以在生產線流程圖中顯示工件到達的具體位置，以便更好地反映設備的運行狀況。

當 設 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，主機可順序啟動 。

2.2.2.2 上料壓力機部分

上料壓力機系統安裝有按鈕控制盒 ，分手動和 自動兩種工作狀態。上料壓力機所要控制的動作 比 較多 ，包括壓力機上的安全 門升降 、主軸升降、兩側 軸升降、壓力機內輥道升降和運行 、上料輥道升降和運行、工件裝卸。尤其是工件裝卸比較復雜，工件動 作沿 四方形路線做 前進一橫移一后退一后退 (起 點 )。由于很多信 號 是 起 點 終 點 重 復 使 用 ，信 號 干 擾 問題 十分突 出。在程 序設計 時進行 了特殊處理 ，克 服信號干擾，?手動只是在調整及設備故障時應急使用，不能作為正常工作時使用。如果使用手動功能會嚴重影 響工件清理效率。

壓力機兩側軸運行距離由位移傳感器調整。調 整時將設置按到所需調整的傳感器上，旋動調整旋 鈕，將左右軸調至所需位置，鎖定旋鈕 即可。調整精?度 可 達 到 0 .5 % 。

2.2.2.3 生產線全自動運行

?自動操作時關鍵是六個T位信號的準確返回，尤以上料壓力機工位、卸料輥道工位、卸料壓力機工?位最為重要。 上料壓力機工位到位后上料壓力機可以工作 ，并使卸料壓力機內輥道不能升起 ，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T_位。卸料壓力機工位到位后卸料壓力?機工作將一廠件卸下。工件離開卸料壓力機工位到達 卸料工位 ，卸料輥道恢 復工作 。如果卸 料輥道工 位不 能復位，此時主機輥道運行將自動停止，以免工件撞?車。待卸料輥 道工位 復位后 主機輥道 自動運行 。

2.2.2.4 自由拋丸設置

為充分發揮設備的使用性能 ，該生產線增加 了 自 由 拋 丸工況 ，工件 不 需 要 上 卸 料 壓 力 機 的 工 作 ，只需要 件通過拋 丸機后 直接完 成工件 強化過 程

2.2.2.5 系統運行安全設置

該系統上、卸料壓力機必須有工件在且安全門關 到位后才 能工作 。上料壓 力機有工件 時 ，卸料 壓力 機不能將工裝送出。卸料輥道工位有工件 ，卸料壓力 機也有工件時 ，卸料安全門不能下降 ，待卸料壓力機 工件送出至卸料工位 ，卸料壓力機 內輥道降到位后， 卸料輥道工位的工件才能送至卸料壓力機工位。卸 料輥道工位與卸料壓力機工位、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 則主機輥道運行停止。

2.2.3 電氣控制系統

設備主回路采用 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 系 統 控 制 。 PLC 采 用 了 日本 歐 姆 龍 公 司 的 CQM ]H一51，MP1人 機 界 面 采用 了臺灣維倫公司的產品。常規低壓電氣器件采 用了TCL公司生產的系列產品。

控制系統分為上料系統 、卸料系統 、主機系統三?大部分。三部分均可手動與自動控制，并自成系統， 互不干涉。這主要是考慮到各個部分 自動失靈時系 統仍能工作。上料系統與卸料系統各有單獨控制箱， 主機 由操作 臺控制電氣系統主要 由上料壓力機控制 、卸料壓力機 控 制 、主 機 控 制 、液 壓 系 統 控 制 、吹 丸 風 機 控 制 、除 塵 系統控制等部分組成。考慮到盡可能減少 PLC控制 點數，液壓、吹丸風機、除塵系統這三部分采用手動 控 制 ，但 是 它 們 啟 動 后 各 有 回 傳 信 號 進 入 P L C 。 上 料 壓力機 、卸料壓力機 、主機控制是應力拋丸清理機的主要部分 。

2.3 研制中出現的問題及解決措施

為提高生產率 ，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。如果控制不當或工裝撞 在一起 ，或工裝不能準確進入下一個位置 ，就會使全 線無法正常工作。經過多次試驗后 ，確定由橫移下降信號隨機定位 ，橫移輥道上 的工裝 ，無須定位控制 ， 因而解決了這一難題 。

在調試過程 中發現 ，壓力機兩側軸下壓到位 同 時停止后偶爾有爬行現象，這樣就會影響板簧反彎 位置。通過試驗，采取兩軸先后運行的方法解決了這?一?現象。

卸料橫移輥道上有三個工裝，它的下降信號由 卸料壓力機上的接近開關控制。在運行過程中，有時 工裝會發生偏移 ，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向裝置，確 保工裝準確到位 。

3 結束語

應力拋丸生產線的研制成功 ，為汽車板簧行業提供了一種先進可靠的工藝裝備，也解決了應力拋 丸的一些關鍵技術問題。由于設置 了自由拋丸程序 ， 不僅適合于應力拋丸工藝，也適合于自由拋丸工藝。

該生產線通過用戶使用驗證，工藝效果明顯，運行可 靠，值得推廣。

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