沖壓車間模具清洗間的設(shè)計(jì)

文/盧鶴，項(xiàng)東，邱友權(quán)，王朝憲，吳有剛·大慶沃爾沃汽車制造有限公司

沖壓車間模具清洗間的設(shè)計(jì)

文/盧鶴，項(xiàng)東，邱友權(quán)，王朝憲，吳有剛·大慶沃爾沃汽車制造有限公司

汽車模具的清洗是汽車模具保養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，模具的清潔程度對(duì)模具壽命和沖壓件質(zhì)量有著很大影響。本文從清洗工藝、清洗房設(shè)計(jì)、蓄水加熱、高壓清洗和安全防護(hù)等方面對(duì)汽車沖壓模具清洗間設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并展示了最終的設(shè)計(jì)效果圖。

通常汽車沖壓車間模具維修后都需要清洗和烘干，模具清洗間是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)模具進(jìn)行良好清洗的綜合設(shè)備。本文介紹的沖壓模具清洗間，主要包括清洗房設(shè)計(jì)、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、氣體排風(fēng)系統(tǒng)、清洗液凈化系統(tǒng)、高壓清洗機(jī)（含清洗液加熱系統(tǒng)）、水位控制系統(tǒng)、壓縮空氣吹干系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)和清洗液過濾回收系統(tǒng)等，方案設(shè)計(jì)中同時(shí)考慮了廢料（固體、油污、氣體）的排放方式、處理流程，所有環(huán)節(jié)均達(dá)到了設(shè)備安裝所在地環(huán)保和安全要求。圖1為模具清洗間的主要設(shè)備示意圖。

設(shè)計(jì)原 則

⑴化學(xué)清洗：采用專業(yè)配套模具清洗劑，實(shí)現(xiàn)化學(xué)分子相互結(jié)合、協(xié)同作用的化學(xué)清洗。

⑵標(biāo)準(zhǔn)要求：清洗后的模具達(dá)到國家及行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

⑶環(huán)境友好：清洗廢水經(jīng)處理后循環(huán)使用，以達(dá)到減排和少排廢水的目的。

⑷密閉清洗：模具在封閉的清洗室內(nèi)進(jìn)行清洗。

主要系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 模具清洗間主要設(shè)備

清洗房及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

⑴清洗區(qū)與設(shè)備控制區(qū)隔離分開，清洗房整體采用封閉式框架。門禁的開啟有電動(dòng)和手動(dòng) 兩種模式，確保開啟方便、快捷，便于模具出入（帶鎖門裝置）。設(shè)備間門的大小應(yīng)考慮設(shè)備順利進(jìn)出，便于后期維修更換設(shè)備。所有門均要考慮密封性。

⑵清洗房內(nèi) 部四周設(shè)有排液槽，地面設(shè)計(jì)為傾斜角度方式，清洗廢液能全部集中流 向流水槽。排出到車間外排水管道的廢水，需滿足環(huán)保和安全要求。清洗間污水需抽到廠區(qū)污水管，所有管道需有保溫措施。沉淀池具有防水功能。每次清洗后，地面不允許存留積水。

圖2 過濾系統(tǒng)

圖3 蓄水和加熱系統(tǒng)

⑶為保證室內(nèi)空氣清潔，防止污染車間環(huán)境，清洗房內(nèi)應(yīng)裝有排氣系統(tǒng)，排氣量640m3/h， 噪聲低于85dB。設(shè)計(jì)時(shí)考慮氣體逆流情況，采用百葉窗裝置防止氣體逆流。排氣扇需安裝牢固，防止共振。進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同樣考慮以上情況。

另外，確保員工可視操作；兩房內(nèi)頂部各設(shè)兩排防霧、防爆日光燈，使室內(nèi)照明亮度大于300Lux；軌道上表面高度與地面持平（公差0～5mm）；房內(nèi)所有設(shè)備用具及墻體表面具有防銹防腐功能；清洗房和設(shè)備間設(shè)置安全急停裝置，員工可在緊急情況下按下急停按鈕。

過濾系統(tǒng)

將清水或清洗之后的清洗液（通過清洗室的流水槽流進(jìn)設(shè)備室下的沉淀池）在沉淀池中完成粗過濾，再由潛水泵送入多級(jí)澄清器溢流至接收槽中，經(jīng)離心泵送入精過濾器過濾后，返回配料槽重復(fù)使用。圖2所示為模具清洗車間的過濾系統(tǒng)簡圖。

系統(tǒng)總共有兩組精過濾器，平時(shí)只使用其中一組，另外一組作為備用。過濾器的管路上設(shè)置數(shù)顯壓力裝置，有堵塞報(bào)警裝置，一旦報(bào)警即停機(jī)清除濾渣。具體疏導(dǎo)過程是：當(dāng)發(fā)生過濾器堵塞時(shí)，壓差開關(guān)將信號(hào)傳遞給系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)打開備用粗、精過濾器，關(guān)閉共用出口處的電磁閥，對(duì)堵塞的部分進(jìn)行反向沖擊，導(dǎo)通堵塞的過濾器。粗過濾和精過濾系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了反沖洗功能，導(dǎo)通后，壓差開關(guān)兩邊壓力正常，共用出口處電磁閥打 開，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。其中，精過濾精度高于10μm。

蓄水和加熱系統(tǒng)

圖3為模具清洗間的蓄水和加熱系統(tǒng)簡圖。其中，蓄水箱應(yīng)由不銹鋼板制作，水箱上設(shè)有排 污口、溢流口、排水口，便于清理水箱。在水箱體上設(shè)有液位控制調(diào)節(jié)儀，當(dāng)水位達(dá)到上限值時(shí)將自動(dòng)停止向蓄水箱供水；當(dāng)水位達(dá)到下限值時(shí)水泵開始自動(dòng)向蓄水箱補(bǔ)水，以滿足清洗液能連續(xù)清洗工作。且水位可視，防止在電控系 統(tǒng)失效時(shí)無法工作。箱內(nèi)設(shè)有加熱裝置，最高溫度可達(dá)80℃，數(shù)字顯示，可任意設(shè)定，自動(dòng)控制。

高壓清洗機(jī)

高壓清洗機(jī)中的柱塞泵的工作壓力（可調(diào)）能夠確保把模具上垃圾及油污完全清洗掉，但不損傷模具表面，不影響模具強(qiáng)度及機(jī)械性能。高壓清洗機(jī)噴射流量為20L/min（可調(diào)，并滿足徹底沖洗掉雜質(zhì)的功能）。連接高壓清洗機(jī)的兩把高壓水槍在清洗 房對(duì)角放置，清洗劑能夠通過過濾裝置循環(huán)使用。清洗劑應(yīng)具有防銹和環(huán)保功能，可保證模具在自然存放條件下不銹蝕，同時(shí)需保證清洗機(jī)的正常使用不影響其壽命。

壓縮空氣吹干及噴油

采用車 間氣源，通過過濾器與氣源連接人工高壓氣槍，可調(diào)控排量大小，并配有足夠長軟管及快速接 頭。采用壓縮空氣作為氣源通過噴油槍對(duì)模具進(jìn)行均勻上油。另外，噴槍噴出油量可調(diào)。

電控系統(tǒng)

設(shè)計(jì)時(shí)整機(jī) 考慮采用程序控制器控制，有集中控制操作面板，上面有顯示儀表和必要操作按鈕及選擇開關(guān)，所有電氣元件安 全可靠。系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用程序互鎖，同時(shí)具有一定的故障報(bào)警及故障部位數(shù)碼顯示、診斷功能。清洗室外設(shè)工況三色指示燈，內(nèi)部操作人員可視報(bào)警燈。在控制柜裝有通風(fēng)和照明裝置。導(dǎo)線采用國際標(biāo)準(zhǔn)接入車間接口并配置專用空氣開關(guān)。圖4所示為電氣系統(tǒng)控制面板。

圖4 電控系統(tǒng)控制面板

人員及安全防護(hù)

考慮清洗與廢水處理兩部分工作的連續(xù)性和階段性的運(yùn)行，設(shè)計(jì)上定為每日（每班）設(shè)備操作工人2名（吊車工除外）。清洗室配備良好的排風(fēng)系統(tǒng)，以保證室內(nèi)操作人員的人身安全，清洗室的換氣次數(shù)不少于4次/h。工作人員要配備特種防水衣褲、特種防毒面具、長筒防水膠鞋和防腐手套。

圖5所示為模具清洗間整體效果圖。

圖5 模具清洗間設(shè)計(jì)效果圖

模具清洗工藝流程

吊車將要沖洗模具放在電動(dòng)平車上，打開清洗室大門由電動(dòng)平車將模具運(yùn)至清洗室內(nèi)，關(guān)閉大門。啟動(dòng)清洗室的排風(fēng)機(jī)，開啟高壓清洗機(jī)，人工手持帶有開關(guān)扳機(jī)的高壓噴射槍，將配料槽中已配制好的并加熱到20～60℃的清洗液，借助高壓清洗機(jī)（8～10MPa）水擊壓力將模具上、下面的油污與夾帶的機(jī)械雜物一并沖洗干凈。人工手提吸液槍將模具孔、溝中的殘留液體吸出，然后人工手提壓縮空氣噴槍將模具吹干，再根據(jù)工藝要求向模具上噴涂防銹油。打開清洗室大門，開出電動(dòng)平車，吊走車上的模具，即告一個(gè)模具清洗循環(huán)結(jié)束。模具清洗時(shí)的整個(gè)工藝流程如圖6所示。

圖6 模具清洗流程

清洗水循環(huán)系統(tǒng)流程：清洗室的污水→流水槽→沉淀池（一次過濾、二次過濾）→精濾系統(tǒng)→蓄水和加熱系統(tǒng)（冷水箱、熱水箱）→高壓水槍→清洗室污水。

結(jié)束語

隨著行業(yè)內(nèi)對(duì)安全、環(huán)保，節(jié)能等要求的不斷提升，模具清洗間的建設(shè)也需要滿足以上要求，該清洗間的解決方案遵循以上原則，技術(shù)上予以全面的論證。密閉空間清洗，產(chǎn)生水汽外排到車間以外，人員配置全套安全防護(hù)用品，保證了人員的安全及廠房內(nèi)部空間的清潔可控；清洗間內(nèi)噪聲控制低于85dB，清洗液采用環(huán)保型清洗液，統(tǒng)一排放到公司的污水站進(jìn)行污水處理以保證符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；清洗后的清洗液循環(huán)使用，定期清理浮油及雜質(zhì)，以保證節(jié)能精益化。相信在不久的將來，模具清洗間會(huì)被更多的公司采納，該方案也會(huì)被更多的公司借鑒并推廣應(yīng)用。

盧鶴，工程師，主要從事沖壓模具前期制造性分析、模具工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)審核、沖壓車間工藝規(guī)劃等工作，曾開發(fā)多款車型的側(cè)圍、車門和機(jī)蓋等零件內(nèi)外板模具。