二、拋丸設備信息設備型號為吊鉤式拋丸清理機SHBX-III-AL，設備技術參數見表1。表1

設備主要技術參數三、設備主要特點1）吊鉤公轉、自轉裝置為摩擦盤式，兩工位180°回轉，帶3點停止功能，最大吊重100kg/鉤。2）拋丸清理機上料區敞開，其中一個工位在進行拋丸清理時，另一工位可人工進行工件裝卸。3）拋丸室內采用高耐磨性硬保護：彈丸直射部位采用高錳鋼耐磨護板（SMn80）及鑄Cr15，內側采用耐磨橡膠護板，可有效地防止彈丸對室殼的磨耗。4）結構緊湊，密封性好，運行噪聲低，適用于批量生產。四、設備存在問題描述工件在經過拋丸清理后，從動帶輪內腔外壁及錐面無銹跡、水印，但每掛處于上層的工件有3~4件液壓缸壁底側存在1~4處淺色水印；另有部分主動帶輪軸大端深孔內，用燈光照射檢查發現有水印痕。延長拋丸時間至1800s，能去除水印，但延長拋丸時間后，生產節拍不能滿足原設定的要求。拋丸清理后有水印的工件如圖1、圖2所示。圖1

從動輪產品殘留水印圖2

主軸產品深孔內有印痕目前，客戶對產品表面質量的要求越來越嚴格，產品出現肉眼可見的外觀質量缺陷將被拒收，并會給客戶留下不好的印象，可能對產品配套份額產生影響，因此必須認真對待、妥善解決。五、水印出現的原因分析影響拋丸清理表面質量的因素眾多，我們從工件拋前表面質量、工藝參數、工裝及拋丸機本身等因素著手，分析影響拋丸工件表面質量的可能原因，提出對策并進行工藝試驗驗證。5.1拋丸清理前工件表面質量（1）工件拋丸清理前有銹蝕經觀察分析，2020年因受疫情影響，工廠春節后停產，工件庫存時間過長，加上空氣濕度大，使工件產生銹蝕，如圖3、圖4所示。圖3

帶輪拋丸清理前銹跡圖4

帶輪軸拋丸清理前銹跡為改善工件銹蝕狀況，除嚴控生產計劃、盡可能縮短庫存時間外，對庫存的工件采取了防銹、包裝遮蔽處理。

（2）工件在拋丸清理前，銀灰色基體表面呈現無規則黃色花斑經觀察，黃斑主要在回火后出現（見圖5），分析可能是清洗液存留物引起的。淬火后的清洗工序為：排油→脫脂（含浸泡+噴淋）→清洗（噴淋）→高溫烘干。因工序中只有一道清洗工序，很容易將脫脂液混入清洗槽，導致清洗槽污染，污染的清洗槽液在工件烘干前未排凈可能會產生水印。圖5

清洗后表面黃斑為測試清洗劑濃度對工件表面產生黃斑的影響，我們采用2.5%、2.0%、1.5%不同清洗劑濃度的清洗液進行試驗驗證，發現改變濃度無法消除黃斑。改用甲醇清洗進行驗證，黃斑可明顯消除，如圖6所示。因生產線沒有位置增加清洗工位，為盡可能消除脫脂清洗液對工件表面的影響，擬在清洗后增加吹水工序，更換清洗劑型號，選用無殘留類清洗劑，以消除此表面質量隱患。圖6

用甲醇清洗表面無黃斑（3）回火處理后工件表面殘留有油污，拋丸難以去除經分析，因回火爐排氣管道垂直于爐子上方，拆開管路檢查發現接口處殘留油污，當油污直接流回回火爐時，經過風扇攪拌后掉落至工件表面形成油污點，如圖7、圖8所示。圖7

回火后表面殘留油斑圖8

排氣管道殘留油污改進措施：對原有管道進行改造，在管道底部增加接油、排油裝置，避免油污進入回火爐，煙道接排油裝置如圖9、圖10所示。圖9

接排油裝置示意

圖10

煙道接排油裝置5.2工藝參數對拋丸清理表面質量影響分析工藝參數包括鋼丸材料、直徑、速度、流量、拋射角度、距離、時間和覆蓋率等，其中任何一個參數的變化都會不同程度地影響拋丸清理效果。將工裝掛滿工件，按照正常加工條件，通過調整鋼丸的流量、硬度、大小以及不同的拋射角度、時間，調整工件位置、朝向、數量等進行工藝試驗，對比各工況下工件清理效果的差異，尋找拋丸清理合格需要的參數及時間，為進一步提出整改方案、改善工件表面質量提供依據。根據試機現場驗證情況，經討論研究后重新確定了工藝條件：主動、從動帶輪軸由9個/掛改為15個/掛，主動、從動帶輪由20個/掛改為28個/掛，鋼丸由φ0.6mm換成φ0.8mm，硬度由45~52HRC提高至58~63HRC，再次工藝驗證的結果見表2，清理合格時間為1260~1500s。表2

工藝參數對拋丸表面質量的影響工藝參數預測原因驗證方案驗證效果鋼丸流量供丸量不足，拋射的鋼丸力度不夠拋丸速度設置為高速，拋頭電流調至15~16A，對比不同鋼丸流量對工件清理效果的差異，尋找拋丸器最佳負載電流表面質量無明顯改善，通過不同拋丸器頻率55Hz、65Hz、75Hz、85Hz進行驗證，拋丸驗證結果表明高頻率并不比低頻率效果好拋射角度、距離拋射區不正對被拋打工件通過調整兩拋頭角度，更改工裝掛具，改變裝掛方式，增大斜放角度，以及調整工件裝掛高度、開口朝向及角度等方式，盡量使鋼丸正擊工件內腔、錐面

通過對不同拋丸角度、不同裝料方式進行試驗對比，帶輪軸表面質量有一定程度的改善，而帶輪無明顯改善，各層工件內腔、錐面仍有較明顯的水印鋼丸硬度鋼丸硬度不合適用硬度58~63HRC的鋼丸替換45~52HRC的鋼丸，對比不同硬度的鋼丸對工件清理效果的差異，尋找與工件硬度（58~64HRC）相近的鋼丸，以及拋丸清理合格的時間1）在節拍時間內，帶輪拋丸效果因液壓缸內壁被遮擋，水印無法去除2）在節拍時間內，帶輪軸的拋丸效果也沒有明顯提升，同樣需加長時間拋丸才能去除水印鋼丸直徑鋼丸粒度不合適用φ0.8mm鋼丸替換φ0.6mm鋼丸，單個鋼丸質量、大小約為原來的2.3倍，對比不同大小的鋼丸對工件清理效果的差異φ0.8mm鋼丸比φ0.6mm鋼丸的力度大，但在電流不變的情況下，單次投射出來的顆粒數少，覆蓋率受影響，拋丸效果沒有明顯提升拋射時間拋射時間不合適不斷調整拋射時間，增加覆蓋率，直至表面清理質量符合要求延長拋射時間至1500s時，可以達到清理效果，但節拍仍超過要求，不能滿足生產需要六、縮短生產節拍對策經過更換工裝及各種工藝參數進行試驗驗證，在節拍時間內表面質量改善不明顯，受設備制約，電流及拋丸流量無法再調高，若延長拋丸時間，生產節拍又達不到設定要求，因此經分析研究，決定對設備進行改造。1）將拋丸器2個7.5kW的電動機更換為2個11kW的電動機，更換2個變頻器，更換帶輪、電器件等配件，使拋丸清理時間可縮短到節拍要求范圍內。2）根據工裝掛具表面鋼丸擊打痕跡，重新制作拋丸測試板，驗證拋頭鋼丸有效拋射區域。3）縮小掛具直徑尺寸，調整軸懸掛傾斜角度，零件裝掛時開口朝外，使拋射出來的鋼丸可以正擊內腔、錐面。4）主動帶輪、從動帶輪工件數由28個/掛改為24個/掛，每層減少一個，以免工件互相遮擋，影響拋丸清理效果。主動帶輪軸、從動帶輪軸工裝由三層15個/掛，改為四層16個/掛。改造后設備技術參數見表3。表3

設備改造后技術參數七、最終工藝驗證結果設備改造完成后，通過對拋頭角度、頻率、電流等工藝參數再次優化，對4種工件進行了總計約1000件的小批量工藝驗證，結果見表4。表4

最終工藝驗證結果工件工藝參數每掛件數及節拍驗證結果主動帶輪1）電流值：NO.1：22ANO.2：20A2）頻率：55Hz3）拋頭角度：

上45°，下55°4）三點停止：

前停止175s

中停止175s

后停止175s24件/掛拋丸525s，節拍21.875s/件

1）工件表面無銹跡、水印2）節拍符合要求3）驗證合格從動帶輪24件/掛拋丸525s，節拍21.875s/件從動帶輪軸16件/掛拋丸525s，節拍32.8125s/件主動帶輪軸16件/掛拋丸525s，工件大端深孔內仍有少量印痕，反方向再拋120s后去除，節拍40.3125s/件1）工件表面無銹跡、水印2）節拍超過設定要求，可接受主動帶輪軸拋丸525s，工件表面無銹跡、水印，但一些工件大端深孔內仍有少量印痕。反方向再拋丸120s，印痕基本清除，但單件節拍40.3s/件，超過了35s/件的設定要求。考慮到4種工件為1套，每套工件總的節拍時間要求為140s，現1套工件實際生產時間為116.875s，總節拍時間在要求范圍內。八、結束語拋丸工藝驗證是個重要的工藝過程，在不同的工藝參數、拋射強度和覆蓋率下進行取樣，以確定哪一個因素組合能得到更好的表面質量。

通常拋丸電流直接反應拋丸量，一般調校時會將上下拋丸器的電流值調成一致，但實際上由于下拋丸器是將鋼丸向上拋出，在相同載荷下，拋出的鋼丸比上拋丸器少，因此為使上下工件的表面質量更趨一致，我們初始時將下拋丸器的電流值調成比上拋丸器大了約5%。在實際工藝驗證過程中，發現上層的工件表面水印比下層更難去除，為此反過來