汽车铝轮毂自动抛光装置调研

汽车铝轮毂自动抛光装置调研 1.铝合金汽车轮毂的发展及市场现状 汽车轻量化作为减少能耗的一个重要手段，已成为世界各国汽车制造厂商关注的热点。轻量化的有效途径之一是增大铝、镁等轻合金在汽车部件中的比重。铝合金质量轻、强度高、回收率高，对降低汽车自重、减少油耗、减轻环境污染等有重大意义。据美国金属市场统计，2001年世界每辆汽车平均用铝量已达113.5kg，2002年北美生产的汽车平均每辆用铝量达124kg左右。  过去10年内，北美汽车轮毂铝化率迅速上升，1999年，北美小轿车和轻型卡车轮毂铝化率达53%，其用铝量达270kt以上，预计2010年北美汽车铝合金轮毂的市场占有率将上升到70%以上，总用铝量将达到500kt以上。资料统计显示，世界每年汽车铝合金轮毂产量在1亿只以上，预计2014年铝合金轮毂的需求量将达到2.5亿只左右，国际铝合金轮毂市场巨大的吸引力刺激着铝合金轮毂行业的发展。 我国在20世纪80年代末开始铝轮毂工厂的建设, 1988年第一条年产量50万只的生产线在秦皇岛戴卡轮毂制造有限公司诞生，90年代中期进入发展期。 2001年，国内铝轮毂总需求量在390~495万只之间。2002年，我国汽车铝轮毂产量便达到1000万件以上，居世界第8位。到2006年，其产量为3400万件，其中出口1800万件。据中国汽车工业协会车轮委员会秘书长的介绍，铝制车轮正成为我国一个充满活力的新兴产业。2007年，铝轮毂生产企业约有85家，从业人员约8万名，全行业生产能力已达到8000万件以上，产量约7000万件，同比增长25%以上，最大企业产量约1100万件，行业总产值约200亿元，其出口总额超过27亿元，出口到了98个国家与地区，其中出口到美国的最多，约1378万件，占美国总进口量的54%。 2 .铝合金汽车轮毂的特点及生产工艺 铝合金轮毂的特点可归纳为以下四方面：   （1）节能：铝合金轮毂较同规格钢制轮毂质量轻，如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1.1所示。其质量的减轻有利于在提高汽车动力性能的同时，减少油耗，降低污染物的排放。当车速为60km/h时可省油5%~7%。 （2）安全：铝合金的热传导系数比钢、铁的大3倍，散热效果好。在长时间行车中连续刹车的情况下，能使车轮系统保持适当的温度，降低刹车系统和车轮的老化，降低爆胎的几率，提高行车的安全性。  （3）舒适：铝合金比刚有更优越的减振性能，铝合金的阻尼系数约是钢的四倍，使用铝合金轮毂可减少车身的震动。  （4）美观：用铸造法生产的铝合金轮毂可以制造出任意自由曲面和形状，并通过表面涂装或电镀等手段，满足人们个性化的需求。 普通铝合金轮毂主要的生产工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 是：  配料—铝合金熔炼—铝液变质—晶格细化处理—光谱铝液成分分析—精炼除气—热分析—密度分析—铝轮毂成型（铸造、挤压等）—热处理（淬火、时效等）—抽查材料金相及力学性能分析—钻孔—车加工—立式动平衡检验—径向跳动及三坐标尺寸检验抽查—清洗—氦气气密性检验—打磨抛光前处理—表面处理（涂装、电镀）—性能试验(盐雾、漆膜厚度、力学性能、弯曲疲劳、径向疲劳等试验抽查) —最终检验—包装—入库。  其中整体式汽车铝轮毂的成形工艺分为金属型重力铸造、低压铸造、挤压铸造、锻造工艺、旋压工艺。其中的低压铸造是近年来国际上的主流工艺，据统计，汽车铝轮毂总产量的81%是用A356铝合金低压永久模铸造的，其余采用金属型重力铸造、挤压铸造和锻造工艺技术生产。低压铸造具有生产效率高、铸件组织致密、自动化程度高等特点，可满足汽车铝轮毂的严格的性能要求。 由于铝合金汽车轮毂的主要成分为铝，不能经受恶劣环境(如工业大气和酸碱盐等)的腐蚀，需要需要对铝和铝合金进行电镀，以增加保护层。而且电镀汽车铝轮毂拥有时尚的外观，如图1.1所示，在欧洲、日本、美国等发达国家和地区已成为了一种时尚。  随着人们生活水平及品味的提升，电镀汽车铝轮毂呈现了巨大的市场前景。消费者希望安装光亮的电镀铝轮毂取代传统的涂装汽车轮毂，来装饰自己的轿车。世界上最大的汽车铝轮毂电镀公司——加拿大KEL公司（KUNTZ，Electroplating Ltd.）日电镀轮毂生产量达到1万只。自1997年我国总产量不足1万只，到2001年已突破100万只，但仍供不应求，并一直保持着高速增长。 3 .铝合金汽车轮毂的表面机械抛光技术难点 压铸铝合金汽车轮毂的表面机械抛光是目前一个尚未解决的难题。主要技术难点在于以下几方面：  1）原始表面粗糙度大； 需去除表面材料深度大，工序较多。 2） 需抛光面积大； 要求抛光效率高，且加工成本低。 3）抛光质量要求高； 抛光后表面必须均匀、光顺，不能过抛光产生表面变形，且表面粗糙度值小。  4）表面形状复杂、多样；轮毂表面为自由曲面，形状复杂多样，其表面的形状特征对抛光磨具和高效抛光有较大限制 5）尺寸精度低。 轮毂毛坯普遍采用低压铸造，为大型铸件（14"~24"），表面无严格的尺寸精度要求（注重美观，无瑕疵等），铸造后存在无规律随机表面变形等情况，这种不确定的加工对象尺寸增加了机械表面抛光的难度。 因此，目前生产企业普遍采用人工抛光，占用了整个轮毂生产时间的约35%和大量的劳动力，并且需依赖熟练的手工抛光工人（1~3PCS/D）。抛光中产生的大量粉尘危害工人健康，并造成环境污染，劳动力短缺、低的生产效率和不稳定的抛光质量等问题，严重制约了该行业的发展。 本课题的目的是研究铝合金汽车轮毂曲面的成套机械抛光技术及工艺，以改善现有工件表面的抛光加工还普遍依赖于手工抛光模式的行业现状。 课题的学术意义可以表现在：  1.研究多磨具弹性磨轮抛光的刀位数据生成技术。提出具有工件表面材料恒去除率特性的抛光刀位数据生成方法，提高工件表面抛光效率和质量。  2. 对现有表面光整技术和抛光方法分析，提出适宜大型粗糙曲面工件的高效率、高质量自动机械抛光加工方法。研发相应的机械抛光设备和控制系统，研究解决其中的关键技术。  3.研究针对大型工件复杂表面的旋流式滚磨机械抛光技术。研究分析滚磨抛光的机理，为该类型工件表面抛光工艺提供理论依据及参考，以提高滚磨抛光生产的效率和质量。  课题的经济及社会价值可以表现在： 据考察，目前我国在汽车轮毂抛光生产中普遍采用熟练工人通过电、气动研磨工具手工进行抛光，如图1.2所示。一方面，工人的劳动强度大，加工效率低，每个熟练工人每天平均只能抛光1~3只轮毂，轮毂的生产企业不得不雇佣大量的劳动力专门用于轮毂的抛光加工，月产两万支轮毂的生产企业，在轮毂的抛光这道工序上就需雇佣约300个工人，而近两年出现的“用工荒”，使企业越来越难招到足够的抛光工人；另一方面，由于在抛光过程中产生大量的粉尘，由呼吸道以及皮肤渗入工人的身体会对工人的健康产生很大伤害，甚至久而久之恶化为尘肺病（在职业活动中长期吸入生产性粉尘，并在肺内储留而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的全身性疾病），据不完全统计，尘肺病每年造成的直接经济损失可达80亿元之巨，而且造成十分不良的社会影响，轮毂制造企业在手工抛光上存在很大的安全隐患。在我国的轮毂制造企业汽车轮毂业务正不断增加的情况下，手工抛光这种落后的加工方式已经成为我国汽车轮毂制造行业提升、发展的最大瓶颈。 综上所述，研究铝合金汽车轮毂类工件的曲面的成套机械抛光技术及工艺，既具有重要的学术价值，同时也具有较高的社会及经济价值。 4.复杂曲面的机械自动化抛光现状 为了克服复杂曲面抛光效率过于低下的问题，世界各国都竞相发展以计算机为主要辅助手段的自动化光整加工技术。特别是八十年代以来，随着CAD/CAM技术和计算机曲面处理技术的发展，对现代光整技术的研究工作已经拓展到模具自由曲面的自动光整加工领域，并先后建成了一系列由计算机支撑的自动光整加工方法和自动光整加工系统，日、美、德、法、俄、中等国均有这方面的研究报道。   在复杂曲面自动化抛光的研究领域，国内外主要利用了机器人、加工中心、以及其他由计算机控制的自动化设备。通过研制各种新的加工工具，构成了可对复杂曲面进行自动化抛光的抛光系统。伴随着工业机械手及机器人的应用，为复杂曲面研磨抛光自动化的研究注入了活力，在上世纪70年代末，日本学者进行了机器人抛光试验，随后美国、西班牙、德国、韩国、新加坡等国家和我国台湾、香港也陆续开展了这方面的研究。机器人结构刚度较低，但由于研磨抛光加工可以看作是一种少切削加工，且工具与工件接触表面之间的法向力很小，机器人具有如人类手腕一般的自由活动能力，使得较适合于模具等工件的自动研磨抛光加工，如图1.11所示。 早期的研究主要通过机器人模仿手工抛光轨迹，随后又引入了CAD/CAM软件自动进行轨迹规划。抛光前，先检测表面质量，将检测得到的数据与要求的表面质量进行比较，根据比较结果进行机器人轨迹规划，轨迹规划主要包含抛光路径、抛光压力、抛光工艺参数设置等。然后将这些数据传递给控制器，驱动机器人进行实际抛光运动。完成一个循环后再次测量数据进行比较，通过测量—抛光—测量反复执行，直到达到质量要求。  日本学者在手工抛光的基础上，还展开了机器人抛光工艺的研究，如切削深度、进给速度、材料去除率、刀具、作用力、抛光轨迹等因素对抛光质量的影响。研究结果表明抛光法向力决定了材料去除量，合理 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 控制器，保证法向力大小，不仅可以减小工件和工具相对位置误差和工具磨损，还可以保证接触的稳定性。目前，日本在机器人研磨自动化加工方面居世界领先地位。  另外，日本、美国、德国、法国等在80年代开始进行研磨抛光自动化系统的研究，并相继推出了模具自动研磨抛光专用加工机床。 5.铝合金汽车轮毂表面抛光研究现状 轮毂表面机械抛光虽然有强烈的市场需求，但由于轮毂表面抛光的复杂性，目前，国内外针对轮毂表面自动机械抛光的研究报道较少，主要有一些自动化公司生产的针对锻造轮毂表面抛光的相关设备。 国外瑞士的光华股份有限公司生产有铝合金车轮去毛刺设备。该机采用去毛刺刷，对轻合金车轮的装饰面与背腔的加工，加工轮毂范围尺寸从13"至24"。主要用于轮毂车削加工后表面去毛刺。图1.12所示为该设备外观及结构。 图1.13所示是罗伯泰克自动化装备有限公司生产的汽车铝轮毂光饰机，加工轮毂范围从12"至22"，设有六个抛光工位和一个装卡工位，共七个自转转台。该机具有六台抛光机，抛光头可以自由升降，但采用手动方式调整其俯仰角度，并使用大直径软性宽体布轮抛光，通过布轮的柔性适应轮毂的自由曲面，使得该机主要适用于原始表面粗糙度较低的锻造铝合金轮毂的抛光。 另外，奥特普公司也生产有类似的多工位铝轮毂表面光饰设备，如图1.14所示，该机采用了多达九个工位，多工位、多工序抛光不同的轮毂表面位置，增加了自动化的程度，使得效率有了较大提高，但同时操作的复杂程度也相应增加，并且，采用的柔性布轮磨具，使得该设备仍只局限适用于锻造铝合金汽车轮毂的抛光。 综上所述，围绕铝合金汽车轮毂表面的机械自动抛光已有多方面的研究，但目前采用的多工位数控组合抛光加工生产方式，这种类型的数控组合机床，将多个工位安排在同一回转工作台上，使得各工位抛光加工的时间，以所需加工时间最长的工位为准，使得效率相应降低。其次，各工位均以大直径的柔性布轮作为抛光磨具，通过磨具的大变形被动适应工件表面的曲率变化，工件表面的材料去除量小，局限于原始表面粗糙度低的锻造轮毂抛光，而国内的轮毂制造企业普遍采用压铸方式生产铝轮毂，工件原始表面粗糙度高。对于国内轮毂制造业的轮毂表面抛光，该类型的数控组合机床并不普遍适用。