機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在摩擦材料行業(yè)的應(yīng)用研究

崔來

(埃梯梯(中國)投資有限公司上海分公司，上海 200051)

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在摩擦材料行業(yè)的應(yīng)用研究

崔來

(埃梯梯(中國)投資有限公司上海分公司，上海 200051)

汽車制動(dòng)摩擦材料是汽車制動(dòng)系統(tǒng)中至關(guān)重要的部件，起到保障行車安全的作用。摩擦材料的生產(chǎn)方式從簡單的手工操作及批次生產(chǎn)逐步發(fā)展到機(jī)械控制自動(dòng)化和流水線生產(chǎn)。機(jī)械自動(dòng)化不僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少了粉塵污染，而且改進(jìn)了生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品質(zhì)量控制，推動(dòng)了汽車制動(dòng)行業(yè)的發(fā)展。通過介紹機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在車用摩擦片生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，來解讀先進(jìn)的摩擦片生產(chǎn)過程。

機(jī)械自動(dòng)化；摩擦材料；現(xiàn)狀與展望

0 前言

摩擦片的生產(chǎn)主要基于以下生產(chǎn)過程： 摩擦材料混料/背板準(zhǔn)備→壓制→熱處理→磨削→噴漆→組裝→包裝及發(fā)運(yùn)。機(jī)械自動(dòng)化的引入，保證了生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制以及各工序間的流水線作業(yè)。文中著重介紹摩擦材料生產(chǎn)技術(shù)革新過程及各工序中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。

1 摩擦材料生產(chǎn)技術(shù)革新過程

由于自動(dòng)化技術(shù)的引入及擴(kuò)展，極大地提高了生產(chǎn)效率，生產(chǎn)過程從最初的約15天生產(chǎn)一個(gè)批次，提高到現(xiàn)在每3 h即可生產(chǎn)一個(gè)批次。具體見圖1。

1.1 混料工序

在混料過程中采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)配料系統(tǒng)，每種原材料自動(dòng)稱量后，由機(jī)械手托起并無泄漏地投入到混料機(jī)內(nèi)，按配方規(guī)定完成所有原材料上料后，混料機(jī)將按設(shè)定好的程序進(jìn)行自動(dòng)混料，混好料后，混合料自動(dòng)被倒入盛料筒內(nèi)。整個(gè)過程都是在密閉環(huán)境下自動(dòng)控制的，避免了原材料及混料的泄漏及粉塵漂浮于空氣中，維護(hù)了操作工人的安全與健康，同時(shí)保證了工作環(huán)境的干凈與整潔。

1.2 壓制工序

除混料配方是摩擦片的專有技術(shù)外，壓制工序?qū)τ谀Σ疗a(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量的保證是非常關(guān)鍵的。目前市場上應(yīng)用比較廣的先進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備主要來自于奧地利IAG公司，他們生產(chǎn)的壓制設(shè)備為自動(dòng)旋轉(zhuǎn)多工位液壓機(jī)，每工位模腔有單腔、雙腔、四腔、六腔和八腔配置。不管壓機(jī)有多少工位及模腔設(shè)置，每個(gè)模腔的壓力和溫度都是單獨(dú)控制的，這保證了每腔壓制產(chǎn)品加工參數(shù)的一致性，避免了傳統(tǒng)多腔壓機(jī)單一控制單元造成的不同模腔之間壓力及溫度的差異性，從而能很好地控制產(chǎn)品質(zhì)量及一致性。下面就以IAG公司生產(chǎn)的19工位，每工位雙腔的壓機(jī)作簡單介紹(每旋轉(zhuǎn)1周，可以生產(chǎn)38片摩擦片)。

壓制過程分以下步驟：模腔清理(銅絲刷及壓縮空氣)→噴液體脫模劑→摩擦材料自動(dòng)稱量后放入模腔→摩擦材料分?jǐn)偛浩健琢喜牧献詣?dòng)稱量后放入膜腔→底料材料分?jǐn)偛浩健鷻C(jī)械手放上鋼背板→開始?jí)褐?上模板壓下，同時(shí)模芯頂上來)→放氣及保壓(根據(jù)工藝參數(shù)及配方特性確定放氣次數(shù)及保壓時(shí)間)→壓制完成(上模板抬起，模芯向上頂出摩擦片)→機(jī)械手取下摩擦片并放在傳送帶上→開始下一次壓制過程。整個(gè)過程均是計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的，同時(shí)在各個(gè)分步過程中設(shè)有自動(dòng)檢測傳感器，如果混料質(zhì)量、產(chǎn)品厚度、壓制溫度及時(shí)間有偏差，則產(chǎn)品會(huì)自動(dòng)被篩選出來，投入廢品箱內(nèi)。

區(qū)別于傳統(tǒng)壓制模式(人工稱料，人工上料，手動(dòng)操作設(shè)備及人工取下摩擦片)，全自動(dòng)化壓制不僅可以節(jié)省人工(至少1人1機(jī)操作→1人多機(jī)巡視)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，自動(dòng)檢測缺陷產(chǎn)品，提高生產(chǎn)效率，而且在全封閉條件下操作，可以減少壓制過程中產(chǎn)生的粉塵及氣味對(duì)人員及環(huán)境的危害及污染。

1.3 熱處理工序

熱處理對(duì)于摩擦片的定型、強(qiáng)度、耐磨性及后續(xù)的摩擦性能起著至關(guān)重要的作用。了解熱處理工序的重要性之前，有必要了解摩擦片的組成機(jī)制：摩擦片是多組分混合原材料通過樹脂和橡膠做交聯(lián)劑，在壓力和溫度作用下壓粘在鋼背板上的固體混合材料，在制動(dòng)壓力推動(dòng)下，通過擠壓制動(dòng)盤，把車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而使車輛減速或停止。傳統(tǒng)的熱處理方式是把整批壓制好的摩擦片，放入熱處理箱(烘箱)內(nèi)，通過升溫至230 ℃(樹脂和橡膠硫化點(diǎn))、保溫及降溫過程完成。熱處理箱是獨(dú)立的，熱處理時(shí)間一般為4～8 h，在此期間摩擦片無任何加工過程。自動(dòng)化生產(chǎn)線采用紅外線熱處理技術(shù)，并且熱處理箱和生產(chǎn)線連為一體，熱處理時(shí)間一般為15 min，不但大大提高了生產(chǎn)效率，而且紅外線熱處理使材料的處理更徹底、均勻，避免了傳統(tǒng)熱處理箱不同區(qū)域溫度的差異性。

1.4 磨削工序

根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，摩擦片需要磨去表面的壓制及熱處理硬皮，達(dá)到產(chǎn)品要求的厚度。同時(shí)由于制動(dòng)噪聲的匹配，可能需要對(duì)摩擦材料進(jìn)行倒角或開槽。傳統(tǒng)的加工方式，需要不同的工序和設(shè)備來完成平面、倒角或開槽的磨削。自動(dòng)化生產(chǎn)線采用機(jī)械手吸附摩擦片，根據(jù)計(jì)算機(jī)設(shè)置，通過機(jī)械手角度的轉(zhuǎn)換來完成不同的加工要求，并且無需人員值守。這樣極大地節(jié)省了人工及設(shè)備投資，并且工作環(huán)境為密閉的，防止了磨削粉塵及噪聲的擴(kuò)散。

1.5 噴漆工序

采用機(jī)械手分揀和碼放摩擦片到傳送帶上，從磨削工序過來時(shí)為摩擦面朝上，放入噴漆設(shè)備需要摩擦面朝下。粉末漆通過靜電吸附原理被噴涂到摩擦片鋼背板上，隨后經(jīng)過加熱液化及冷卻處理后，經(jīng)機(jī)械手分揀并放入下一道工序的傳送帶上。由于噴漆線的生產(chǎn)效率高，一般可以實(shí)現(xiàn)兩條生產(chǎn)線共用噴漆線。通過檢測傳感器，機(jī)械手可以把不同產(chǎn)品分別放入設(shè)備的不同區(qū)域，在取出產(chǎn)品時(shí)放入不同的后續(xù)加工生產(chǎn)線上。

1.6 組裝工序

組裝工序是指粘接消音片、安裝和鉚接彈簧及報(bào)警器、印標(biāo)識(shí)。所有工序通過傳送帶和機(jī)械手進(jìn)行無縫連接及操作，不但可以提高生產(chǎn)效率、節(jié)省人工、保證組裝質(zhì)量，還可以把復(fù)雜工序簡單化。

綜上所述，通過自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)摩擦片加工的連續(xù)不間斷生產(chǎn)，不僅加快了生產(chǎn)的流轉(zhuǎn)和變換速度，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，而且極大地降低了生產(chǎn)人工和檢測投入成本。機(jī)械自動(dòng)化在摩擦片行業(yè)的引入，不僅推動(dòng)了摩擦材料制造業(yè)的技術(shù)水平，而且對(duì)生產(chǎn)過程的綠色環(huán)?；鸬搅酥卮笥绊?，它是一種全新的生產(chǎn)力，其發(fā)展應(yīng)用在國內(nèi)外已受到越來越多的關(guān)注。

2 總結(jié)及展望

隨著機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在摩擦材料行業(yè)的廣泛應(yīng)用，不僅可以減少人員的投入，提高工作效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性，而且有效降低生產(chǎn)過程中的粉塵及氣味污染，降低了生產(chǎn)成本。同樣地，隨著我國汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)摩擦材料的技術(shù)要求必然更加苛刻，這也將推動(dòng)行業(yè)自動(dòng)化水平的發(fā)展，相信逐步會(huì)有更新的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備及工藝應(yīng)用到摩擦材料行業(yè)生產(chǎn)中。

ApplicationofMechanicalAutomationTechnologyinFrictionMaterialIndustry

CUI Lai

(Shanghai Branch，ITT (China) Investment Co., Ltd.,Shanghai 200051,China)

Friction material of automobile is very important in braking system, to ensure driving safety. Production of friction material is from simple manual operation and batch production gradually to mechanical automation and production line. Mechanical automation not only improves labor productivity, reduces dust pollution, but also improves quality control of production technology and products, promoting the development of automobile friction industry. Based on introducing application of mechanical automation technology in the production process of automotive friction material, the advanced production process of brake pad was interpreted.

Machinery automation; Friction material; Status and prospects

2014-05-07

崔來(1970—)，本科，從事產(chǎn)品測試、研發(fā)及銷售工作。E-mail：Lai.cui@itt.com。