夏生健

摘要：汽車發(fā)動機缸體是發(fā)動機中結(jié)構(gòu)最復雜的零件，?其清潔度高低直接關(guān)系到發(fā)動機整體的質(zhì)量水平。機器人最終清洗機為發(fā)動機缸體缸蓋生產(chǎn)線上重要的輔機設(shè)備，本文介紹了發(fā)動機缸體生產(chǎn)線上的一種新型的機器人最終清洗機。詳細介紹缸體機器人最終清洗機的各個工位的功能。根據(jù)實際工藝和生產(chǎn)要求，通過優(yōu)化清洗流程、修改機器人程序、優(yōu)化機器人軌跡、修改優(yōu)化PLC程序，使機器人最終清洗機滿足工藝質(zhì)量和生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機;缸體;機器人;清洗機

1.清洗機概述

清洗機是發(fā)動機生產(chǎn)線上重要的輔機設(shè)備，主要目的是用來對發(fā)動機各個零部件的清洗。隨著機器人的廣泛應用，針對最終清洗機的嚴格要求和柔性模塊式生產(chǎn)的方式，目前先進的發(fā)動機生產(chǎn)線都采用機器人來進行最終清洗。

機器人最終清洗機優(yōu)點：與傳統(tǒng)的輥道傳送式清洗相比，第一，機器人最終清洗機擁有高柔性度，機器人可以將缸體進行360度無死角清洗，清洗精度成倍提高。第二，機器人清洗機比傳統(tǒng)的清洗機擁有更快的清洗速度，直接提高生產(chǎn)效率。第三，由于機器人的高柔性，可以將清洗工位設(shè)計的更緊湊，模塊化。更能適應汽車行業(yè)快速革新生產(chǎn)線。

2.最終清洗機的結(jié)構(gòu)和各個工位的功能

缸體機器人最終清洗機一般由機器人、七個清洗工位、兩個輔助工位構(gòu)成。圖1為機器人最終清洗機結(jié)構(gòu)圖。

圖1?機器人最終清洗機結(jié)構(gòu)圖

2.1機器人

第一臺為搬運機器人，主要負責從上游工位搬運毛坯到預清洗工位，再搬運清洗完成的工件到輸送輥道。第二臺為清洗機器人，主要負責將工件從與清洗工位夾起，依次到各個清洗工位進行清洗，然后放下工件。

2.2?七個清洗工位

清洗工位分別是：預清洗工位、低壓浪涌清洗工位、高壓插管工位、高壓噴嘴工位、精清洗工位、真空干燥工位、鼓風冷卻工位。預清洗工位主要對缸體進行初步的表面沖洗。低壓浪涌清洗工位配有浪涌儲水箱和環(huán)形固定噴嘴，在機器人抓取缸體進入浪涌工位時，提前注滿儲水池并打開電磁閥控制噴嘴噴水洗去缸體大部分油污和鋁屑。高壓插管工位由一根長管構(gòu)成，主要插入缸體的主油道進行高壓清洗。高壓噴嘴清洗工位由是高壓噴嘴構(gòu)成，機器人抓住缸體，旋轉(zhuǎn)缸體以方便高壓噴嘴對各部位進行清洗。精清洗工位是與其他清洗工位獨立的工位，獨立循環(huán)水箱為缸體進行最終清洗。

2.3?兩個輔助工位

輔助工位分別是：主循環(huán)水箱、精清洗循環(huán)水箱。主循環(huán)和精清洗循環(huán)水箱都是負責清洗液的過濾，主循環(huán)水箱為主清洗工位提供清洗液，精清洗循環(huán)水箱單獨為精清洗工位提供清洗液。

3.最終清洗機的優(yōu)化

項目初期，最終清洗機清洗工藝順序為：預清洗、高壓噴嘴清洗、高壓插管清洗、低壓浪涌清洗、精清洗。清洗完成后的缸體螺紋孔中殘留鋁屑，清潔度未達標。同時生產(chǎn)節(jié)拍為126秒，超過項目設(shè)計的120秒標準節(jié)拍。

3.1?清洗順序的優(yōu)化

針對清洗后的缸體上面殘留鋁屑的問題，調(diào)整機器人程序，將清洗順序改為：預清洗工位、低壓浪涌清洗工位、高壓插管工位、高壓噴嘴工位、精清洗工位。因為缸體在最初進入清洗室時，上面殘留大量油污和鋁屑，通過浪涌水箱里充足的清洗液，去除大部分鋁屑，然后再進行高壓定點清洗。防止最初的高壓清洗將鋁屑沖進缸體內(nèi)部，堵塞螺紋孔。圖2?為清洗機器人離線仿真驗證方案可行性。圖3為實際修改機器人程序后，清洗流程優(yōu)化前后對比圖。

圖2?清洗機器人清洗流程離線仿真

圖3?清洗流程優(yōu)化前后對比圖

3.2?機器人程序優(yōu)化

1）由于清洗順序的調(diào)整，必須進行機器人程序優(yōu)化。主要修改機器人主程序中對清洗子程序調(diào)用的順序來調(diào)整清洗順序。

2）調(diào)整機器人抓起缸體后在高壓噴嘴處懸停移動的速度，由最初的2m/s的移動速度改為1m/s的移動速度，對較深的螺紋孔處懸停定點清洗0.5秒，使噴嘴清洗的時間加長。同時優(yōu)化機器人軌跡，加快非關(guān)鍵點的機器人清洗速度，刪去不必要的姿態(tài)變換，縮短整個生產(chǎn)節(jié)拍。

3.3?PLC程序優(yōu)化

缸體由上缸體和下缸體組成，清洗流程的修改，將低壓浪涌清洗改為第二步清洗，導致浪涌儲水池的時間不夠，機器人每次需要等待蓄水池蓄滿水。因此通過修改PLC程序，利用定時器和傳感器的配合，優(yōu)化低壓水池的裝水和排水邏輯。在搬運機器人抓取上缸體毛坯時，觸發(fā)儲水池蓄水。使清洗機器人在抓取上缸體來到浪涌儲水池時水池蓄滿清洗液，直接進入進行清洗。在清洗完成后，立刻打開電磁閥排掉臟的清洗液。在機器人清洗上缸體到清洗第四步高壓噴嘴清洗時，立刻打開電磁閥開始蓄水，為下缸體的清洗做好準備。使機器人抓取下缸體后能直接進入浪涌清洗工位清洗。

以此經(jīng)過長達三周，每天清洗200臺缸體的測試，工件清潔度測試合格，生產(chǎn)節(jié)拍優(yōu)化為116秒。

4.結(jié)語

本項目基于國內(nèi)知名汽車制造企業(yè)的發(fā)動機生產(chǎn)線，介紹了一種全新的機器人最終清洗機系統(tǒng)。針對實際工藝和生產(chǎn)要求，對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化。21世紀汽車工業(yè)正在步入能按照用戶要求進行柔性模塊式生產(chǎn)的方式，傳統(tǒng)加工工藝不能滿足新生產(chǎn)方式的需要，這個機器人清洗技術(shù)的應用提供了一個機遇，機器人清洗技術(shù)在汽車領(lǐng)域中一定會有更大的發(fā)展，成為汽車工業(yè)中重要的加工方法。

參考文獻：

[1]肖南峰.工業(yè)機器人[M].?北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[2]高曉林.多工位自動化生產(chǎn)線的控制研究[J].機械工程與自動化，2012，No2：144-146

[3]張效祖.工業(yè)機器人的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].世界制造技術(shù)與裝備市場.?2004，06：33-36.

[4]孫良欣.中國清洗行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢展望[?J].洗凈技術(shù).?2003（?1）.

[5]崔勇.缸體鼓輪式清洗機[?J].?組合機床與自動化加工技術(shù).?1998（?9）.

[6]姚得強.發(fā)動機制造中缸體的典型清洗工藝與裝備.清洗世界.2007（6）.