摘 要
S195G-01006机体清洗机是用于S195G-01006机体的专用清洗设备。适用于生产流水线上批量生产的已完成机加工的机体在入库前的常温清洗。S195G柴油机机体专用清洗机床采用高压喷射清洗方式。本机床为液压步进、连续型、多工位清洗机。机床主要由机架、输送机构、水箱、清洗液输送系统、喷水清洗系统、喷气吹干系统、液压系统、电气控制系统组成。采用液压步进式连续型工作生产方式：机体从上料端上料后，由步进式输送机构在PLC程序控制系统控制下按程序先后送入清洗、吹干工位，完成定点对位清洗及吹干以后输出。从机体上料后能自动完成机体的清洗、吹干等工序，直至自动输出。由于采用流水线清洗，清洗效率高；由于采用定点，对位清洗清洗效果特别好，清洗质量高；控制系统采用PC控制，操作完全实现自动化。因此，清洗任务能安全高效的完成，并且操作、维护十分方便。
关键词：S195G柴油机机体；清洗；高压喷射清洗；液压步进式输送机构
Abstract
S195G -01006 cleaning equipment is a special cleaning machine for the mass-produced diesel engine bodies of S 195G -01006 at room temperature before they are sent into stock?after they come out of the production lines with the machining finished. High-pressure spraying cleaning method is applied in this hydraulic stepping, continuous-working and multiple-step cleaning?machine tool. It is composed of tool rack, conveying mechanism, water tank, washing liquid delivery system, water spray cleaning system, gas-ejecting drying system, hydraulic system and electrical control system. After the diesel engine body is placed into the cleaning machine from the input port, the diesel engine body will be sent along the stepping?conveying mechanism?to be cleaned and dried step by step?as programmed by PLC program control system. After the fixed-point and aligned cleaning and drying are finished, the engine body will be sent out automatically. The whole procedures of input, cleaning,drying?and output are complete automatization. As production-line cleaning mode is made use of, the cleaning efficiency of this cleaning machine is great; And because the cleaning is done at fixed points and is aligned with the engine body, the cleaning quality is high and the cleaning?effect?is good. With the PC control system applied, the whole operation realizes automatization. Hence, the cleaning task is accomplished safely and highly efficiently. Besides, the operation and maintenance of this cleaning machine are very convenient.
Key words: S195G engine block；washing machines；high pressure water cleaning；hydraulic Step-by-step transfer agencies
目 录
摘 要 III
Abstract..........................................................................................................................................IV
目 录 V
1 绪论 1
1.1 清洗机技术现状和发展趋势 1
1.3 课题的主要内容 2
2 清洗机设计方案论证 3
2.1 机体零件的清洗特点 3
2.2 机床总方案 3
2.4 液压系统方案确定 5
2.5 控制系统方案确定 6
3 清洗机主要参数的分析与计算 7
3.1 设计技术参数 7
3.2 机械系统主要计算 7
4 清洗机床的设计 11
4.1 机械系统的设计 11
4.1.1 清洗机床的总体设计 11
4.1.2 机架的设计 15
4.1.3 水箱的设计 16
4.1.4 输送滚道与机构的设计 19
4.1.5 升降喷水吹风系统的设计 21
4.1.6 排渣机的设计 25
4.2 液压系统的设计 26
4.2.1 液压系统原理图设计 27
4.2.2 液压系统管道图设计 27
4.3 控制系统的设计 28
5 结论与展望 29
5.1结论 29
5.2不足之处及未来展望 29
致谢 30
参考文献 31
1 绪论
1.1 清洗机技术现状和发展趋势
清洗是使物体清洁的重要手段之一。部件所能达到的清洁度对该产品的质量好坏有着关键性的影响。所以清洗技术在各个行业中得到了广泛性地应用。
清洗技术在机械行业也不例外，零件的清洁度对该机械制造产品的质量也有着直接关键的影响。在拖拉机箱体的清洗上，清洁度的好坏会直接影响到下一道工序和发动机的装配，干燥度也直接影响到下一道工序和发动机的工作性能。所以在拖拉机的箱体机械加工完成后，又在入库前必须对拖拉机的箱体进行清洗和干燥的工序。S195柴油机是用途广泛的发动机，某厂生产的S195G柴油机是为出口拖拉机配套的主要产品，其整机清洁度要求较高。所以在生产过程中机体的清洗工序一直都受到生产厂家的高度重视。但长期以来都是采用手工清洗的方法，效率低，清洗质量差且不稳定，不能满足企业生产的需要，迫切需要开发一种适合流水线生产的自动专用清洗机床。
伴随着科学技术的发展，现在的清洗技术也越来越多样化和成熟化。比如在苏州华伟公司的超声波清洗机系列中采取了超声波技术，利用超声波能在清洗的工件表面产生高频的微小振动特点，使附在工作表面的污垢分离脱落。特别是如图1.1所示的环保超声波清洗机线能够连续性输送被清洗的工件,适合大批量生产零件的清洗(如冲压类零件)。而且它的自动化程度比较高,操作简单,操作人员只需要连续的放零件[1]。
图1.1 环保超声波清洗线
另外，如图1.2所示，由德国Karcher 公司生产的HD 215高压水清洗机，利用高压水喷射被清洗工件表面原理。产生高达150MPa的压力，清除被清洗工件表面顽固的脏污。不需要耗费很大水量，即可获得极佳的清洁效果。并且它的超高压清洗机在工作压力150MPa下，耗水量仅为每小时120升。新颖的喷枪和独特的喷嘴设计，能使清洁效果更加优秀。
现在行业中越来越多的高清洁效率、小巧紧凑、造型合理简约清洗机，广泛适用于工厂车间、运输车辆、物业清洗公司、市政广场等多种行业。它们高质量、高性能，低价格，
耐用性好，是快速、全面清洁作业的好帮手。并且随着计算机技术的发展,现在的清洗机也越来越智能化。清洗机的动作可全部由光电传感器的芯片的内置程序控制,不仅能够使人们在清洗作业中空出更多的空闲时间，达到更高的清洗效率，还可以进一步满足的清洗要求，达到更高的清洗目标[2]。
图1.2 HD215高压清洗机
1.2 课题的提出与意义
该课题来自某工厂。该公司由于订单的增加，手工生产已经无法满足需要，亟需设计一条自动机体生产线，来提高企业产品的质量和产量，同时也可以减少劳动力的投入，减轻工人的工作量。同时随着我国工程机械产品的不断引进和发展，以及厂家和客户对产品产量和质量的要求不断提高，我们可以将清洗动作和自动化技术有机结合在一起，生产出符合要求的S195柴油机机体专用清洗机床，从而大大清洗时间和缩短厂家生产S195柴油机机体周期，提高整个生产线的生产线效率。
1.3 课题的主要内容
本课题的主要内容是完成S195柴油机机体专用清洗机床的设计。最后，将它们转化为能供指导制造、装配、安装、调试和维修用的设计图纸及各类说明书等技术文件。总之，设计的主要内容分为机械系统、液压系统和控制系统三部分以及对夹具的设计。
本设计需满足的要求如下：
1、达到技术指标所规定要求，满足实际工作需要。
2、整机结构简单实用，满足设计要求。
3、控制系统要有较高的工作可靠性、安全性。
4、工作时生产任务安全、优质高效完成，设备外形力求简约。
2 清洗机设计方案论证
2.1 机体零件的清洗特点
如图2.1所示，机体零件是一材料为HT200、质量为31kg、外形为521.7×176×300(mm)的接近六面体的结构，经铸造及机械加工后进人清洗工序，清洗后入库待装配。它的每个面上不同程度地分布有清洗难度大、清洗要求高的部位，如与气缸套配合的表面、装配轴瓦的表面、螺纹孔内表面等清洗要求较高；而一些铸造小孔、盲孔、小螺纹孔、油道、通水道、凹槽及复杂的机体内腔等部位清洗难度较大。只有对这些部位全部采用定点对位冲洗的方法才有可能获得高的清洗效果。因此，清洗机的输送机构及清洗系统成为本机设计的两大技术关键[3]。
图2.1 S195G机体零件图
2.2 机床总方案
根据对机体零件特点的分析，只有对那些清洗难度较大的铸造小孔、盲孔、小螺纹孔、油道、通水道、凹槽及复杂的机体内腔等部位全部采用定点对位高压冲洗的方法才有可能获得高的清洗效果[3]。所以本S195G柴油机机体专用清洗机床决定采用高压喷射清洗方式。专用清洗机的主要结构，由以机架为支撑的传动输送机构、清洗系统、吹干系统、吸雾通风装置和分立于机架的电气控制系统及液压站等组成。采用液压步进式连续型工作生产方式：机体从上料端上料后，由步进式输送机构在PLC程序控制系统控制下按程序先后送入清洗、吹干工位，完成定点对位清洗及吹干以后输出。
2.3 机械系统方案确定
机架：机架是本机床的主要骨架，是由型钢焊接面成的框架结构。除液压和电气控制系统柜外，其余各部件均以机架支撑，有一定刚度的要求。
输送机构：由设计技术参数的要求,清洗工艺流程：上料→空位→清洗→空位→吹干→下料，每步跨距580，机身长度约3500。为了方便机体的移动,应在清洗机内部机体移动的路线中设置一个便于机体转移的输送机构。由于滚动摩擦阻力系数比滑动阻力系数小，并且根据参观的无锡一汽柴油机厂的生产线,决定把输送机构设计成为一个滚道的输送机构。
用于机体输送，机体底面与固定梁或与步进梁接触的部位可能会成为清洗液无法到达的死角。为了克服上述的缺点，对本机设计采用了由以水平移动油缸为动力的低头棘爪推杆机构和滚道构成的步进式输送机构，即机体置于由滚轮组成的滚道上，输送油缸拉动推扦，棘爪推动机体在滚道上沿导向限位挡板作水平直线移动，到位后棘爪低头推杆退回原位，完成一个输送行程周期。该方案的优点是仅需一个输送油缸，结构简单．需要的推送力小，制造、安装方便。
要使这种机构达到较高的输送定位精度，必须很好地处理影响定位精度的两个因素：一是推杆推动机体到位时，由于惯性力而可能引起的机体惯性前移；二是棘爪低头回退时，由于弹簧力的作用而可能使机体产生的后退。对于第一个因素，通过采用专门设计的输送油缸以及对其运动过程的控制很好地解决了惯性力问题；对于第二个因素，由于推杆回退时棘爪的低头是依靠机体与棘爪间的静摩擦力克服弹簧拉力而实现的(如图2.2)．通过选用合理设计的拉簧．有效地防止了机体可能产生的回退，运行实践结果表明，这种输送机构完全能够满足机体定点对位清洗的输送精度要求。因此输送机构由输送油缸，棘爪推杆机构，支承滚轮，限位撑板等组成。工作时候输送油缸为动力，控制棘爪推杆机构，棘爪推杆机构带动机体在支承轮上沿限住挡板运动[4]。
图2.2 推杆回退过程示意图
密集形喷嘴结构盒式清洗及吹干系统：设计采用分离与被清洗面相对应的六个框板式密集形喷嘴结构组成的喷水清洗系统。各喷水盒上可调式喷嘴的布置依据相应被清洗面的拓印结果设计，因而与该相应面上高清洗要求部位及难清洗部位一一对应，其中上下左右四个喷水盒被固定在机架上，前后喷水盒则与升降油缸相连(以机体的输送方向为前面)，输送机构工作时，升降油缸同时提起前后喷水盒，使机体顺利前移。机体到位后前后喷水盒落下，组成一个包围工件的环形喷射清洗系统，因而完全达到六面全部定点对位冲洗的目的。
清洗液用清水离心泵提升，加压后使清洗液扶喷嘴急射而出，由于清洗液的机械冲刷作用，使机体各位都受到彻底清洗，清洗残液流入污水箱。经箱中刮板式排渣机构自动排出落入的铁屑、杂物、多道滤网滤去残渣，用另一台清水离心泵提升经旋涡分离器进一步去除残渣、使清洗液再生后进人清水箱，可反复循环使用，污水箱中的浮油，在清洗机工作间隙液面平静时，由油水分离器自动去除。为去除经清洗后机体表面残存的水分，采用与清洗系统相同结构的密集形喷嘴结构的喷气盒体组成的吹干系统，利用外接压缩空气气源，实现六面的全部定点对位吹干 吹风时间在0～60s范围内可调。
在清洗及吹干过程中，由于清洗液及压缩空气都是以一定的压力喷射到机体的表面，因而造成部分清洗液雾化，当这种雾化液在体内无法容纳时就会溢出而侵扰车间而恶化生产环境，为此在清洗机顶部配置了由离心通风机与通风管道组成的吸雾通风装置，以有效地将雾化液从机内吸出排到室外。
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