浅析汽车发动机缸体和缸盖柔性机器人清洗机的技术组成及功能分类

周壮 朱志 陈新鑫

摘 要：文章介绍了汽车发动机缸体和缸盖柔性机器人清洗机的技术组成、功能分类、大概结构以及相关内容。

关键词：柔性;机器人清洗机;技术组成;功能分类

Abstract： This paper introduces the technical composition， function classification， general structure and relevant contents of the flexible robot cleaning machine for automobile engine block and cylinder head.

引言

氣缸盖、气缸体是汽车发动机的重要组成部分，在缸盖缸体在机加工序完成或半完成状态下，需要对其功能孔、腔体及整体进行清洗和吹干，其清洁质量直接影响到后序的加工及装配，对发动机的性能与可靠也起着关键性作用。随着汽车市场的激烈竞争，汽车生产商对缸盖缸体的清洁度要求越来越严格，节拍的要求越来越短，传统的非机器人通过式清洗机已经逐渐适应不了市场及汽车生产商的要求，更高柔性的机器人清洗机逐步占领市场领域。

1 柔性机器人清洗机的技术组成

柔性机器人清洗机主要由柔性机器人系统、物流输送系统、清洗系统、吹干系统及真空干燥系统组成。设备技术种类复杂，机械、气动、液压、气压、电气、信息接口多，是一个大型的多学科的系统工程。

柔性机器人清洗机主要包括物流、去毛刺、清洗、吹干、真空干燥、冷风降温、温度检测七个部分。物流部分主要是运送工件的同时对零件进行识别追踪。去毛刺部分主要是根据工件毛刺状态进行的毛刷匹配技术和去毛刺工艺技术。清洗部分的主要是水压控制技术、清洗工艺技术，这些技术的应用直接影响到被清洗工件的清洁度，因此对水压控制和清洗工艺设定就不可或缺，主要技术手段是对被清洗部位进行专业的分析与计算，制定出可靠的清洗压力与工艺方案，对特殊清洗部位进行专业的喷嘴设计。吹干部分与清洗部分类似，不同之处要对压缩空气的压力给予把控。真空干燥部分主要是在特定真空负压状态下的真空腔体的密封技术。冷风降温部分主要是冷风控制技术和冷风循环技术。温度检测部分主要是对工件流出本设备之前进行表面温度红外检测的技术。

2 柔性机器人清洗机的功能分类

汽车发动机缸体和缸盖柔性机器人清洗机目前主流有单机器人清洗机和双机器人清洗机。根据各汽车发动机生产商节拍和工艺要求不同，也有多机器人清洗机，即三个大机器人加上八个小机器人混合多功能清洗机。下面主要介绍单机器人清洗机的主要功能分类，共有如下八种：

（1）上料工位。本工位主要由输送辊道、分隔料装置、工件到位检测装置、工件品种识别装置、工件举升定位装置等组成。此工位主要功能是工件经过输送辊道运送，通过分隔料装置确保工件在每个节拍单次输送至上料位置，也就是柔性机器人取料位置。工件在柔性机器人取料位置设有工件到位检测及工件品种识别，确保此位置无误准确，然后通过工件举升定位装置对工件进行举升精定位，以便柔性机器人夹爪将工件取走。本工位一般与本清洗机的上序设备对接，根据对接形式不同，输送辊道也可按整个加工线的规划进行改变，比如改为伺服滑台、抬起步进等形式。

（2）清洗工位。本工位主要由清洗水槽、喷嘴盒、特殊清洗喷嘴装置、普通喷嘴等组成。此工位的主要功能是柔性机器人夹持工件，将工件搬运至清洗水槽内进行清洗作业。喷嘴盒按照被清洗工件仿形布置喷嘴，对工件各个功能孔、水套腔体、油道腔体、整体表面进行有针对的清洗。清洗水槽内布置多个喷嘴盒，按照事先设计好的清洗工艺进行有规律的清洗，喷嘴盒由多个控制阀控制，按照规律进行分别开启，这样可以保证清洗压力准确可靠，也可以节约能源。清洗压力的来源是水泵，水泵抽取水箱中配置好的清洗液供给喷嘴盒。柔性机器人在水槽内可以进行变换姿态，对工件进行“浪涌式”清洗，这种清洗方式可以将工件内部腔体大颗粒杂质涮洗出去。对于被清洗工件存在特殊孔，如主油道孔，孔很深，普通喷嘴无法满足清洗要求，此时需要使用特殊加长的喷嘴装置，此装置可设置在清洗水槽内部，通过柔性机器人的动作实现此处的清洗。另外，此工位也可按需要设置工件去毛刺装置，根据柔性机器人动作变化，来实现各个功能。

（3）吹干工位。本工位主要由吹干架体、喷嘴盒、特殊吹干喷嘴、普通喷嘴等组成。此工位的主要功能是柔性机器人夹持工件，将工件搬运至吹干架体内进行吹干作业。与清洗工位类似吹干架体内布置多个喷嘴盒，按照事先设计好的吹干工艺进行有规律的吹干，喷嘴盒由多个控制阀控制，按照规律进行分别开启，这样可以保证吹干压力准确可靠，也可以节约能源。吹干压力的来源是厂房的压缩空气，压缩空气经过储气罐、调压过滤装置供给吹干喷嘴盒。柔性机器人在吹干架体内可以进行变换姿态，对工件进行翻转控水，这种方式可以将工件内部腔体大部分水分控倒出去，以利于工件的干燥。对于工件存在的深孔、盲孔，普通喷嘴无法满足吹干要求，此时需要使用特殊的针形喷嘴进行插入吹干。

（4）下料工位。本工位主要由输送辊道、举升定位装置、工件到位检测装置、升降吹干装置等组成。此工位的主要功能是柔性机器人夹持工件，将吹干后的工件放置在本工位的举升定位装置上，此时举升装置不动，升降吹干装置驱动喷嘴盒下降，对工件表面及各个功能孔进行二次加强吹干，吹干过程中升降装置往复运动，起到对表面的扫描吹干的作用。吹干结束，举升定位装置落下，将工件放置在输送辊道上面，此位置设有工件到位检测，保证工件位置准确无误。输送辊道驱动，将工件输送出去。本工位不仅仅是柔性机器人的下料工位，亦是工件的第二次吹干工位，这样以确保工件经过清洗后的干燥度。

（5）真空干燥工位。本工位主要由输送辊道、真空干燥活动槽、真空干燥固定槽、工件到位检测装置等组成。此工位的主要功能是工件经过输送辊道运送到本工位到位后，真空干燥活动槽下降，与真空干燥固定槽贴实密封，将工件整体罩在密闭的腔体内，此时真空泵运转，对密闭的真空腔进行抽真空。此时工件残存的少了水分会因为真空度的逐渐加大从而产生气化现象，从而使工件达到真正的干燥。此处设有工件到位检测装置，保证工件位置准确。

（6）冷风降温工位。本工位主要由输送辊道、冷风循环装置、冷风循环腔体、温度检测装置等组成。此工位的主要功能是工件经过输送辊道运送到本工位冷风循环腔体内，冷风循环装置将冷风吹入腔体，并且腔体内特定位置设有出气口，使腔体内一直不断的有冷风循环，从而使工件降温，滿足后序生产要求。此处设有温度检测装置，对工件进行实时温度检测。一般情况下，此工位就为清洗机的最后一个工位，直接与下序设备进行对接即可。

（7）水路系统。本系统主要功能是，将清洗液送入清洗工位，通过清洗喷嘴将清洗液喷射到被清洗的工件上，将工件洗净。清洗污水经过滤泵袋过滤器过滤，经清洗泵进入清洗液循环程序。主要是由过滤泵、清洗泵、回液泵、过滤器、液位装置、浮油排除装置、水冷机、水箱、清洗管路等组成。本系统的稳定性对于清洗机起着至关重要的作用。

（8）气路系统。本系统分为两个部分，即吹干系统和气控系统。吹干系统的主要功能是储气罐内气体经管路和电磁阀进入机体内部吹干工位。主要由储气罐、吹干管路、流体电磁阀等组成。气控系统的主要功能是，在控制系统的控制下，按照控制系统的指令，电磁换向阀驱动各个气动执行元件来执行各自的动作。主要由气源处理器、电磁换向阀、各种气缸、节流阀、消声器和集装板等组成。

3 柔性双机器人清洗机和多机器人清洗机简述

（1）柔性双机器人清洗机。双机器人清洗机相比单机器人清洗机的节拍会更加快，两个机器人专门分工用于清洗动作和吹干动作，机器人之间会增设工件中转过渡平台，此平台可按需要设计用于过渡清洗或者吹干，这样工件整体的清洗吹干效果会比单机器人更加优化，而相应的采购成本会高出一些。

（2）柔性多机器人清洗机。多机器人清洗机相比单、双机器人清洗机整体清洗及吹干工艺上差异很大，在多机器人清洗机中，大机器人主要起搬运、定位、涮洗作用，定点清洗及吹干则由小机器人来完成，小机器人各自安装喷枪，对大机器人夹持定位的工件进行定点定位的清洗及吹干，这样对点的精度更高，更利于清洗及吹干效果的保证，而其采购成本相比单、双机器人清洗机高出很多，这就取决于汽车发动机生产商按需进行选择了。

4 结束语

随着汽车行业的进步和国内清洗机技术的发展，模块化、柔性化是清洗机的一个发展方向，柔性机器人清洗机在整个清洗机行业所占的比例会越来越大，高精度、高效率、低成本会成为发动机生产商选择的重要依据。目前发动机厂商产品升级节奏日趋加快，这就需要清洗机要适应并兼容多品种、多系列的要求，而柔性机器人清洗机可通过模块化的快速换型进行匹配，从而更加适应汽车行业的快速发展。

参考文献

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