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自动化喷涂在开关设备长导体涂装过程中的应用介绍

行业资讯 | 2021-11-17

0、简介

这是涂料制造业中一个很重要的工序,它能有效防止工件受到外界环境的侵蚀,提高工件的使用寿命,而且能美化工件外观。目前国内的涂装工艺主要是手工完成,涂装质量受工人的技术熟练程度、环境等因素的影响较大。同时,喷漆的过程需要时间、人工、材料,大量的油漆消耗也加剧了环境污染,这也让工人一直处于有害的环境中。随着生产力的不断提高和技术的不断创新,对自动化的需求已经成为了一种趋势,尤其是在对人体危害较严重的涂装作用环境中设备的自动化显得尤为突出。往复式喷涂机是一种能自动喷漆或喷涂其他涂料的自动喷涂设备,它可以代替工人完成工业生产中繁重的、单调重复的工作,提高劳动生产率,保障了工件的喷涂质量,同时不受喷涂车间有害气体环境的影响。

自动化喷涂设备在国外已广泛应用于涂装生产线,如往复式喷涂机喷涂在汽车、家电、铁路货车等行业发挥了重要作用。然而,就高压电器产品的油漆涂装而言,很少报道使用自动喷涂机来完成工件表面油漆的涂装作业。为此,本文以母线用导体为对象,从工艺布局、输送方式和喷涂方式三个方面阐述了导体自动涂装生产线的设计特点和应用效果。


1、方案设计原则

涂装是高电压等级产品用母线导体制造过程中的一个重要工序,表面涂漆的导体便于组装前更好的清理,防止灰尘、金属屑的吸附。在调研了部分工程机械厂家的涂装生产线后,结合我公司导体涂装的特点,本着保障质量、满足生产需求、追求先进性与实用性相统一的原则,新工业园区导体自动涂装生产线从工艺布局、运行方式等方面进行规划设计。

生产纲领:年加工数量约2.4万件;

产品特点:工件直径为φ90mm-φ260mm,长度为500mm-7500mm,质量较重,待喷涂外表面主要为圆柱形,喷涂时需要旋转;

工件质量范围:8公斤-300公斤;

班制、节拍:两班制,一年240个工作日,每天生产16小时。


2、工艺布局

考虑到合理利用空间、减少物流交叉,设备采用单层布置,即喷涂作业区、流平区、烘干区(双层布置)等;为了更好的节省空间,在厂房外布置了送、排气装置。

工艺流程及布局如下:空中自动输送上线——预处理除油——喷涂底漆——底漆流平烘干(4个工位)——抛光清洗——喷涂2道面漆——面漆流平烘干(4个工位)——下线。

涂装线呈环形布局,采用自动输送,各工序之间的输送和协作自动化程度很高,避免了转移过程中的磕碰。生产线设计为全自动化、全封闭、高洁净度设备。


3、各非标环节设计方案分析

3.1、输送模式

由于导体为圆柱形结构,喷涂时需要旋转,因此选择稳定、柔性、故障率低的自动滑橇输送方式。导体混装在滑撬上,滑撬的上部设有四个与撬体长度方向一致的导体支撑卡槽,即不同尺寸的导体可以装载在一台滑撬的上部。卡槽采用优质冷轧镀锌钢板,通过螺栓与滑橇撬体连接,可使手动放置的支撑架与导体始终保持在一条直线上。

滑橇输送过程如下:(1)在装载位置利用行车将导体吊装到滑橇小车上,启动确定吊装位置按钮;(2)喷漆室内的移行机自动将导体从上件位转移到喷漆室内的喷涂区域进行喷涂;(3)作业完成后,导体由移动机器上部的电机驱动滑撬小车,转移到流平室滑撬系统,直到流平作业完成;(4)在设定的流平时间完成后,流平室滑撬系统自动将导体转移到干燥室进行烘干作业;(5)已完成烘干作业的导体由烘干室的滑撬系统依次自动移出烘箱,转移到导体的下件位,然后由行车吊到成品存放区;这样,导体的全自动输送循环作业重复完成。

3.2、喷涂方法

目前在高压开关领域,由于部分结构件较复杂,一般采用人工喷涂方式,但母线用导体结构相对简单,无死角,很适合自动化喷涂。

导体自动喷涂装置主要由智能长度检测装置、喷涂往复机、智能三轴机器人等组成。往复式喷涂机采用低压大流量自动喷枪,智能机械手抓取导体之间的距离可自动调节。

当导体进入喷漆室时,首先安装在支架顶部的智能长度检测装置检测导体的长度,然后调整抓取位置和喷涂位置;位置确定后,机械手抓取导体到喷涂位置;导体就位后,启动夹具两端的旋转机构,同时启动喷涂往复机,完成喷涂工作;喷漆后,机械手将导体放置回原位,然后由机械手抓取下一个导体,依次往复完成小车上完成导体喷涂作业。


4、应用效果分析

从精益制造的角度来看,导体自动涂装线实现了工艺布局紧凑合理、物流自动化转运衔接顺畅、生产节奏均衡的目标,具有以下三个方面的显著特点。

4.1 产品涂装质量方面

往复式喷涂机最大的优点是灵活性高,重复精度好,导体涂层均匀,表面漆膜好。喷涂全过程通过编程指令实现,彻底解决了人工喷涂带来的负面影响,有效保障了导体表面漆膜的光洁度、均匀性、一致性,除去了流挂、虚喷、漏喷等人工操作的弊端。

4.2 改善工作环境方面

自动喷涂作业结束后,操作人员只需操作喷漆室外的往复喷涂机,即可大面积完成导体的喷涂作业,大大减少了油漆喷涂对人体的危害。

4.3、生产效率方面

往复喷涂机进行自动喷涂作业,可减少喷漆作业工人的数量和工作强度,明显缩短工作时间,全自动喷涂可达15分钟/件(这是针对长度为7500毫米的导体),与原来的人工作业相比,效率提高了一倍多。同时提高了涂料的利用率,自动喷涂可以减少VOC的排放量,从而达到节能和环保的双重目的。


5、结论

高压电器产品自动化涂装工程设计本身是一项量身定制的非标设计工作,工艺流程根据被涂工件的结构特点、涂装要求设计,工艺布局根据工厂条件和上下工序的连接要求进行,工装的设计、输送方式的选择、喷涂方式的选择都要综合考虑。通过反复探索、改进,实用性和可靠性不断提高,以满足工件自动化涂装的要求。