制造可防眩AG玻璃的喷砂机设计及开发

【摘要】喷砂机在生产加工玻璃的过程中， 发现机器不具备循环系统， 无法有效地回收利用水砂混合液， 且产生巨大的噪音污染和粉尘污染， 无法大批量生产玻璃。针对这个问题， 通过将喷砂机底部设计成斜面， 将水砂混合液重新聚集流入混合液箱中；增加抽气系统， 将粉尘收集处理；通过增加隔音板， 减少噪音污染；将喷砂枪设计成交错排布， 增大喷砂枪摆动距离， 进而实现工厂大批量生产玻璃。最后通过实验测试， 改装设计新型喷砂机， 有效地解决以上问题。

关键词：喷砂机；水砂混合物；斜面；循环系统；喷砂枪

1 引言

2 制造可防眩AG玻璃的喷砂机的结构设计

一种制造可防眩AG玻璃的喷砂机装置如图1所示， 图2则为滑轨的内部结构图， 图3则为喷砂机底部示意图， 图4为喷砂机实体图， 图5为喷砂机3D逆向建模图。该机器具有7个系统， 分别是传输系统， 喷砂系统， 抽气系统， 输气系统， 抽水系统和搅拌系统， 过滤系统， 集砂系统。每个系统分别有对应的机械部件组成， 进而控制机器的运转， 传动系统是由伺服电机和传动滚轮组成， 伺服电机通过齿轮机构带动滚轮进行转动， 进而使玻璃在滚轮上传动。喷砂系统是由滑轨和喷砂枪构成， 滑轨是由伺服电机带动滑块的周期性往复运动， 而喷砂枪固定在滑块下端的铝板上， 喷砂枪随着滑块进行往复运动， 进而形成喷砂系统。抽气系统是由抽气机和集砂箱以及管道构成， 由抽气机将工作过程中产生的粉尘吸入集砂箱中， 进而减少粉尘污染。输气系统是由压力罐和电磁阀以及相关管道组成， 将空气施加压力， 通过电磁阀的控制， 将气体输送到喷砂枪内。抽水系统和搅拌系统的原理是气体通过管道进入到水砂混合箱底部， 进而对水砂混合液进行搅拌， 水泵将水砂混合液抽入到过滤器中，进而形成过滤系统， 而水砂混合液喷射到底部后， 聚集后重新流入水砂箱中， 进而形成集砂系统 [2] 。

图1 喷砂机装置

a — —喷砂机的立体图 b — —喷砂机的立体图 c — —喷砂机的后视图 d — —装置的左视图

图2 滑轨的内部结构图

图3 装置的底部示意图

1.传动装置的伺服电机 2.传动滚轮 3.齿轮传动轴 4.滑轨 5.滑轨的伺服电机 6.喷砂箱 7.缓冲箱 8.底座 9.抽气管 10.电磁阀 11.收集箱 12.分支器 13.水砂混合箱 14.过滤器 15.伺服电机 16.带动铝板 17.滑块 18.内部滑轨 19.滑轨底座 20.外部滑轨 21.喷砂枪 22.排水口 23.斜面底部 24.挡板 25.曲面底部 26.喷砂箱门 27.抽水泵

图4 喷砂机实体图

图5 喷砂机3D逆向建模图

喷砂机的工作流程：将水砂混合液均匀打在玻璃表面， 从而起到打碎表面的作用。将一块大小合适的玻璃 （表面附一层保护膜） 放置到传送装置的入口处，玻璃会和传动装置2一起运动， 抽水泵27将水砂混合液经管道抽入过滤器14中， 过滤器中具有6个滤芯， 滤芯是起到过滤作用， 可以将大颗粒的砂子过滤， 让符合的砂子通过， 以达到不损伤玻璃的作用。然后水砂混合液通过分支器转换成八条管道， 连接到喷砂枪， 气体也是通过分支器转换成八条管道， 分别接到对应的喷头上， 气体将水砂混合液一同打到玻璃上。由于细砂子会产生大量的粉尘， 该设备具有一个抽气系统9， 将抽出的气体和砂子抽入收集箱11中， 收集箱中具有水，可以防止砂子飞出， 收集箱中的砂子可以回收利用 [3] 。

3 制造可防眩AG玻璃的喷砂机的技术要点

内箱底部设置成凹型， 凹型底部设有与收集箱连通的排水口；凹型底部便于水砂混合液的自动收集， 排水口将凹型底部收集的混合液排入水砂混合液箱中，进而形成循环系统喷砂箱顶部设有多个交错的喷砂枪， 喷砂枪交错排布， 可以充分节约空间， 喷砂枪又可以在多方位分布， 能够全方位的将水砂混合液喷射到玻璃上， 均匀的喷射到玻璃表面。本装置底部与侧壁之间均设有倒圆角， 如此可以更有效的防止砂子附着于棱角处。抽气系统的设置， 可以有效的将砂子撞击玻璃时产生的粉尘吸入到收集箱中， 达到保护环境， 减少污染的作用， 并且收集箱中的砂子可以回收利用， 达到节约资源的作用。通过以上技术方案， 本装置可以将水砂混合液充分的回收利用， 节约资源， 保护环境。在装置底部设有挡板与上面的缓冲箱形成相对封闭的空间， 可以有效的阻止工作产生的粉尘飞出。由于底部具有弧度， 底部两边的水可以通过下部间隙集中流入收集箱中。如果收集箱中水量不够， 可以通过向两边加入适当的水， 并且可以有效地将粘在底部间隙上的砂子冲入收集箱中。

过滤器中含有6个滤芯， 需要定期检查清理、 更换， 防止滤芯堵塞， 影响产品的质量。砂子的材质为绿碳化硅， 一种特殊材质， 适合于玻璃表面处理。喷砂机底部和四周设置隔音板， 有效地降低砂子撞击玻璃或者喷砂机产生的噪音， 有助于改善工作环境。电磁阀可以有效的控制气体输入的量；并且控制部分气体通入水砂混合液箱中， 起到搅拌均匀的作用。图2为滑轨的内部结构， 内部设有4个滑块、 伺服电机、 带动皮带、 和带动铝板， 4个滑块与曲折的铝板连接在一起， 伺服电机会带动滑块进行周期性运动，从而带动喷头做周期性运动。该铝板内部带有挡板，防止灰尘进入滑轨内部， 影响滑轨运动， 外部带有的滑轨， 放置分支器输出的8条管道， 8条管道由坦克链保护， 坦克链在滑轨上运动。该设置在原有的滑轨上进行改进， 更适合于喷砂机的运行。

本产品的设计将水与砂子混合， 便于减少粉尘污染， 具有循环装置， 节约资源， 砂子的材质适用于玻璃的表面处理， 增大喷头移动左右移动距离， 并且喷砂枪交错排列， 进而提高产品生产效率， 进行大批量生产。与现有技术相比， 有效降低了生产AG玻璃的成本， 同时有效降低环境污染。

4 制造可防眩AG玻璃的喷砂机的主体外壳设计

4.1 成型工艺分析

主体外壳结构如图4所示， 塑件的均匀壁厚为12mm，外形尺寸为4,350×1,500×2,350mm。由于工作环境的要求， 且考虑成本的问题， 设备大多数采用PP板材制造， 原因是PP板材具有良好的抗冲击性能， PP的流动率MFR范围在1到40， 且PP的维卡软化温度为150℃， 结晶度较高， 其表面刚度和抗划痕特性很好， PP材料具有优良的抗吸湿性、 抗酸碱腐蚀、 抗溶解性， 更主要的是无毒、 无味 [4] 。支撑框架则是由钢材表面镀锌而成， 主要提高设备工作过程中的稳定性， 提高设备的机械性能 [5] 。

4.2 主体外壳的模具结构设计

（1） 喷砂机整体框架的确定。主体外壳的材料为PP， 支架采用50×50mm镀锌方管制成。首先， 将钢材根据尺寸要求， 将设备主体轮廓焊接而成。下一步，将PP板材切割， 通过热板熔接方式将设备底部设计成功。注意设备底部具有一定的斜度， 由3块PP板材将设备底部组成， 焊接部位需要去除毛刺、 飞边的情况， 设备的两边均设计成圆弧状或倒圆角， 防止放置玻璃时， 将玻璃刮伤。

（2） 主体部件的制造。大多数部件的材质为PP材料， 其主要原因是：表面强度高， 具有良好的抗冲击性， 且通过PP板材的切割与焊接易于成形各种部件，例如：缓冲箱、 喷砂箱、 收集箱、 水砂混合物箱以及挡板等， 最后， 通过焊接、 装配等方法将机器组装。

（3） 机械零部件的选用。根据传动轴的直径选择对应的电动机， 通过齿轮传动的方式， 带动喷砂箱底部滚轮的转动， 且滚轮表面为一种塑料， 其作用是防止玻璃在滚轮上打滑， 减少玻璃的表面磨损。对购买后的滑轨进行改造， 在滑轨的两侧和下端增添铝板，并且将喷砂枪交错的排列在下端铝板上， 使得喷砂枪可以跟随滑块一起运动。在滑轨两侧应装有挡板， 防止在喷砂的过程中产生的粉尘飞溅。采用负压式喷砂枪， 有一个进气接口， 一个进砂接口， 通过管道将两者输送到喷砂枪， 进而一同喷射的玻璃表面， 并且喷砂枪头内部设置成铜芯， 有效地提高喷枪头的使用寿命。

（4） 电气系统的设置。该设备主要由PLC系统控制， 将编好的程序传入PLC操作系统， 通过控制显示屏上的按钮， 进而控制设备的运行， 伺服电机的转速， 水泵的开关， 搅拌的开关， 供油系统的开关， 照明系统的开关， 抽气系统的开关等， 该设备带有急停按钮， 防止设备出现故障无法停止 [6] 。PLC操作显示屏如图6所示。

（5） 装配要求及相关参数的选择。喷砂枪到滚轮距离的确定。如图7所示， 根据长期实验测定， 喷砂枪到滚轮的距离为150mm时， 玻璃表面符合企业生产标准， 因此， 喷砂枪到滚轮的距离为定值。气体压力大小的确定：经实验测定， 输送气体的压力在 4~5MPa范围之间时， 砂子既不会损坏玻璃， 同时达到预期成果， 气体压力大小由电磁阀控制。

图6 PLC操作显示屏

图7 喷砂箱内部及喷砂枪

5 结论

制造可防眩AG玻璃的喷砂机是带有自动循环系统且环保的自主研发的创新产品， 通过采用UG软件进行产品设计与改进， 在喷砂机上增加循环系统、 抽气系统和隔音系统， 不但能够直观地发现并改进产品的问题， 并且有效地提高设备生产效率。目前， 该设备已成功应用于企业生产AG玻璃， 经数月使用， 设备正常运行， 且能够生产质量合格的产品， 为企业大批量生产AG玻璃提供强有力的保障。

—The End—