轴内孔外圆同步输送式自动喷砂机的设计

目前国内没有针对内孔、外圆产品进行同步喷砂的设备。如果需要对内孔和外圆进行喷砂必须要经过两次喷砂且需要两台独立的喷砂机，且轴内孔一般孔径小、深度深，这种操作效率低下且效果不好，为了提高生产效率，获得表面粗糙度整体均匀，研制了内孔、外圆同步喷砂的输送式自动喷砂机。

1.工作原理及流程

输送式自动喷砂机是以压缩空气为动力，通过压缩空气在储砂压力罐内建立工作压力，将砂砾通过砂阀输送至喷砂管，经喷枪喷出。喷枪固定在喷枪机械臂上，随着机械臂的上下移动，由喷枪喷射出来的砂砾均匀地喷射在产品表面及内孔上（小转台带动产品做匀速旋转运动），所喷射出来的砂砾经过螺旋输送机运输至垂直提升机，然后由垂直提升机将砂砾运送至砂砾分选系统进行分选。合格的砂砾继续进入储砂罐进行下一次喷砂。

2.喷砂机主体结构

输送式自动喷砂机主要由砂砾回收系统、砂砾分选系统、喷砂系统、送料系统、除尘系统、控制系统组成。喷砂机构位于送料机构上方，回收机构位于送料机构和筛分机构的下方，筛分机构位于提升机构的下料端处，除尘机构的进风口设置在喷砂机构旁，所有机构都与控制柜电连接。输送式自动喷砂机送料机构包括动力机构、皮带轮、大转盘、小转盘、小转盘驱动轮、张紧轮和分度机构，大转盘设置在机架上，小转盘均匀布置在大转盘圆周面上，小转盘下连接有皮带轮，大转盘圆周外有小转盘驱动轮和张紧轮布置在机架上，将大转盘表面均匀分为上下料区、喷砂等待区、下料等待区和喷砂工作区，上下料区与喷砂工作区呈水平180°对称布置，位于喷砂工作区的小转盘下的皮带轮、张紧轮和小转盘驱动轮始终与皮带配合，位于上下料区的小转盘下的皮带轮始终与皮带不接触，小转盘驱动轮通过动力机构驱动，大转盘的转轴顶部连接有分度机构，分度机构固定在机架上并通过动力机构驱动。

3.砂砾回收系统

3.1 水平螺旋输送机

输送式自动喷砂机水平螺旋输送机由减速机、螺旋轴、输送罩、带座轴承等组成，其工作原理为：利用带有螺旋叶片的螺旋轴的旋转，使砂砾产生沿螺旋面的相互运动，砂砾受到料槽或输送管壁的摩擦力与螺旋轴一起旋转，从而将物料向前推进，实现砂砾的输送。

3.2 垂直提升机构

输送式自动喷砂机垂直提升机由减速机、滚筒、传送带、料斗、封闭壳体和防松装置等组成。壳体采用冷轧钢板焊接成型。其侧面设有检修门，下罩壳的正面及侧面均安装有活动门。离心重力方式落料，输送带采用聚酯线芯专用传动带，高强度、抗拉伸。皮带轮采用鼠笼式结构，提升胶带与带轮间的摩擦力，延长了使用寿命；同时避免了散落砂砾嵌入皮带轮与皮带之间，影响传动。输送式自动喷砂机提升机下部转动轴上装有脉冲轮，检测提升机的工作状态。能及时将脉冲信号反馈至PLC，如有异常信号时及时报警，保证设备的安全运转。

4 砂砾分选系统

4.1 砂砾分离器

采用具有散级分选功能的幕帘式结构。当砂砾由提升机提至分选器时，砂砾混合物经幕帘风选器被均匀地送入分选区，形成均匀的砂砾渣流幕，砂砾混合物在下降过程中，受到水平气流对颗粒的推力，从而形成偏斜的曲线运动轨迹，因颗粒的比重和粒径的差异，其偏斜程度不尽相同。粉尘被吸入除尘器进行净化处理，合格砂砾和部分小块杂物经振动筛分选后进入储砂罐以供循环使用。

4.2 振动筛分机

通过斗提机出口的粉尘分离后，砂砾进入振动筛分机，能重新使用的砂砾进入振动筛网分离器中进行尺寸分离。振动筛网分离器配置有两层筛网，上层筛网能将较粗的杂质分离出来送入废料斗，下层筛网能将小于尺寸要求的不合格砂砾分离出来送入废料斗。

第二层筛网上面是符合尺寸要求的砂砾，被送入一一储砂罐继续循环使用，储砂罐通过气动控制的放料阀与自动喷砂机相连接。当自动喷砂机上层罐体缺少砂砾时，放料阀自动打开将储砂罐内储存的砂砾加入输送式自动喷砂机。

5.喷砂系统

输送式自动喷砂机整体为框架式拼装结构，驱动内外壁喷枪上下垂直运动，根据零件外壁的高度不同而进行外壁喷枪高度的调整，往复运动采用SIEMENS伺服电动机驱动精密滚珠丝杠运动，利用直线圆轨道支撑和导向。

6.送料系统

6.1 大转台间歇回转结构

输送式自动喷砂机大转台是通过减速机驱动分度器旋转90°进出喷砂室体，精确到位后，气缸门同时密封喷砂室体，此时喷砂和装卸工件同时进行，提高工作效率。回转台的台面采用20 mm厚钢板制成，在转台表面固定有高耐磨橡胶保护层，可有效提高台面的使用寿命。大转台上配置高精度的分割器和减速电动机，大转台回转工位重复定位精度≤±0.05°。

6.2 小转台结构

大转台上共装有8只旋转台，呈对称布置，喷砂区的小转台由三角皮带带动转动。转台表面有中心定位孔，可实现工装夹具的中心定位。

7.除尘系统

输送式自动喷砂机的除尘设备为三级除尘，分别为一级旋风除尘、二级滤筒除尘、三级HEPA高效过滤。除尘系统均在喷砂设备外部，通过除尘管道和喷砂室体的吸尘口和幕帘分离器的抽风口相连接。粉尘通过一级旋风除尘器的除尘效率可达到90%，降低后道除尘器负担，延长滤芯的使用寿命，降低设备的运行成本。

8.控制系统

输送式自动喷砂机的电气控制系统采用可编程控制器，并配置伺服电动机实现旋转门的精确定位，通过程序控制实现整个系统动作（开关量、模拟量及脉冲计数等）的检测和控制。系统设置声光报警功能，机械运行装置出现误差或电气线路系统出现故障时，系统会自动报警并停止喷砂作业，电动机的运行控制具有过热、打滑、超载、反向等保护功能。

9.试验及分析

9.1 试验过程

1）将足量的砂砾加入到输送式自动喷砂机中，在未接通气源的情况下进行设备的空转运行，在正常的工作状态下运行一段时间，运行正常后进行载荷试验；2）将喷砂气管与空压机气管接通，检查气管路是否通畅；3）启动喷砂程序，运行过程中记录运行参数及表面粗糙度。

9.2 试验结果

通过反复试验，在保证表面粗糙度均匀且到达预期效果的前提下得到设备运行数据：工作时压力为1 MPa，气流量为10 m3/min，大转台频率为50 Hz，小转台频率为（25±5）Hz，砂量为20 kg/min，喷枪速度为（25±5）Hz。喷砂后粗糙度检测值如图3所示，测量点的选择为同一圆周界面选取4点呈90°进行测量。

10.结语

输送式自动喷砂机投入运行后，产品表面喷砂后的表面粗糙度、安全防护、效率都完全满足产品的技术、生产需求。输送式自动喷砂机能对不同砂砾、不同规格的产品进行喷砂，能实现对喷砂后表面粗糙度的精准控制，提高生产效率，降低劳动强度，增加企业效益，有非常广阔的应用前景。