關于發動機缸體機器人最終清洗機的優化

夏生健

摘要：汽車發動機缸體是發動機中結構最復雜的零件，?其清潔度高低直接關系到發動機整體的質量水平。機器人最終清洗機為發動機缸體缸蓋生產線上重要的輔機設備，本文介紹了發動機缸體生產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。根據實際工藝和生產要求，通過優化清洗流程、修改機器人程序、優化機器人軌跡、修改優化PLC程序，使機器人最終清洗機滿足工藝質量和生產要求。

關鍵詞：發動機;缸體;機器人;清洗機

1.清洗機概述

清洗機是發動機生產線上重要的輔機設備，主要目的是用來對發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的方式，目前先進的發動機生產線都采用機器人來進行最終清洗。

機器人最終清洗機優點：與傳統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的清洗機擁有更快的清洗速度，直接提高生產效率。第三，由于機器人的高柔性，可以將清洗工位設計的更緊湊，模塊化。更能適應汽車行業快速革新生產線。

2.最終清洗機的結構和各個工位的功能

缸體機器人最終清洗機一般由機器人、七個清洗工位、兩個輔助工位構成。圖1為機器人最終清洗機結構圖。

圖1?機器人最終清洗機結構圖

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成，機器人抓住缸體，旋轉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：主循環水箱、精清洗循環水箱。主循環和精清洗循環水箱都是負責清洗液的過濾，主循環水箱為主清洗工位提供清洗液，精清洗循環水箱單獨為精清洗工位提供清洗液。

3.最終清洗機的優化

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。同時生產節拍為126秒，超過項目設計的120秒標準節拍。

3.1?清洗順序的優化

針對清洗后的缸體上面殘留鋁屑的問題，調整機器人程序，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?清洗流程優化前后對比圖

3.2?機器人程序優化

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

2）調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。同時優化機器人軌跡，加快非關鍵點的機器人清洗速度，刪去不必要的姿態變換，縮短整個生產節拍。

3.3?PLC程序優化

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，生產節拍優化為116秒。

4.結語

本項目基于國內知名汽車制造企業的發動機生產線，介紹了一種全新的機器人最終清洗機系統。針對實際工藝和生產要求，對整個系統進行優化。21世紀汽車工業正在步入能按照用戶要求進行柔性模塊式生產的方式，傳統加工工藝不能滿足新生產方式的需要，這個機器人清洗技術的應用提供了一個機遇，機器人清洗技術在汽車領域中一定會有更大的發展，成為汽車工業中重要的加工方法。

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