摘要:毛刷法是目前国内外广泛采用的一种铝合金车轮去毛刺方法，具有兼容性强、去除效率高等特点，但仍有边角不均匀、划伤等缺陷。为此，根据车轮背腔的结构特点，将刷毛刺区域进行了拆分，并将毛刷动作分解为三个步骤，这就能够对各区域毛刷的运动参数进行分别控制，使各个毛刷都能够按照最优化的模式进行运转，进而提高去除毛刺的效率和质量。
关键词:车轮;毛刺;毛刷;区域;动作;分解
铝合金车轮是是按照熔炼—铸造(或锻造)—机械加工(车削、钻孔)—涂装等工艺流程进行加工、制造的。其中，在机械加工工序，由于刀具的切削作用，在车轮窗口、减重窝、中心孔等部位(图1)不可避免地产生形状不很规整的、大小不一的毛刺，尤其是车轮背腔窗口部位，毛刺更是严重(图2)。
1常规的车轮去毛刺方法
由于毛刺的存在对后续涂装工序及产品质量有很大影响，因此必须进行去除。常规的去毛刺方式很多，主要有人工去毛刺、机械手或机床去毛刺、毛刷去毛刺等。人工去毛刺，就是使用旋转锉、刮刀对车轮窗口、中心孔等部位的毛刺逐一进行手工去除，现场操作时效率极低且工人劳动强度很大。机械手或机床去毛刺，是使用高速铣刀，根据轮子窗口轮廓形状，由机械手或机床按照预先设定的轨迹，程序控制自动去除毛刺，但存在因轮子窗口变形导致的过切或去除不彻底等缺陷，同时，对于窗口较多的车轮，由于轨迹较长，去毛刺效率不是很高。毛刷法，就是利用旋转的毛刷(图3)对车轮正面和背腔进行刷毛刺，这是目前国内外广泛采用的一种车轮去毛刺方法，具有兼容性强、去除效率高、边角部位过渡圆滑等特点，但仍有去除效果不均匀、划伤工件表面等缺陷。2改进的车轮去毛刺方法目前来看，毛刷法虽有不足，但因其具有柔性好、效率高、兼容性强等诸多优点，仍旧是相对可靠的去除毛刺的方法。本文拟针对这些不足进行改进。为便于阐述，以图4车轮为例进行说明。•160•缺陷。
2改进的车轮去毛刺方法
目前来看，毛刷法虽有不足，但因其具有柔性好、效率高、兼容性强等诸多优点，仍旧是相对可靠的去除毛刺的方法。本文拟针对这些不足进行改进。为便于阐述，以图4车轮为例进行说明。
2．1常规毛刷法的原理及特点分析
(1)对于车轮背腔而言，在不同半径位置处的的线速度不一样。毛刷是以一定的角速度旋转的(图4箭头方向)，因此不同半径处的毛刷的线速度是不一样的。最外边缘的线速度较高(C区)，切削力大，去除毛刺效果剧烈;反之，靠近中心位置的线速度较低(A区)，切削力稍小，去除毛刺效果稍差，这使得靠近车轮中心部位的边角位置毛刺处理效果不好。实际工作时，为了兼顾整体效果，就会造成A区略显欠缺和C区稍有过度的结果。(2)对于窗口不同区域，毛刷和车轮之间的相对运动方向不一样。毛刷是一个整体结构，刷丝是一撮一撮均匀地埋植于底板上的(图3)。正常工作时，毛刷覆盖车轮窗口围绕车轮周转行进去除毛刺，是单一的运行轨迹。对于窗口B区域处于刷轮中央部位，由于毛刺与毛刷行进方向是垂直(或者近似垂直)的，因此去除毛刺效果很好;而对于窗口A、C区域处于刷轮边缘部位，由于毛刺与毛刷行进方向是平行的，或者说毛刷是顺着它行进的，所以对它形成的切削力相对较小，这也是边角部位毛刺处理效果较差的原因之一。(3)对于造型复杂、窗口较多、窗口长而窄的轮型，效果不好。随着客户需求差异化、个性化的增多，造型复杂、长而窄的窗口也经常出现。对于这样的车轮，目前毛刷基本无法胜任。这主要是由于窗口过分狭长，刷丝伸入不到窗口中去，不能有效地处理这些部位，因而不会有理想的刷毛刺效果。(4)当毛刷旋转时，经常刷到轮辋。由于车轮背腔造型的特点，一般来说，刷轮最外沿的刷丝偏高。此时，当毛刷旋转时，由于离心力的作用，刷丝会向外甩起，因而会刷到轮辋部位，造成轮辋部位表面划痕、色差、纹路不均等缺陷，这也是不允许的。
2．2改进的车轮去毛刺方法———三工位法
据以上可知，毛刷法虽然具有柔性好、兼容性强等优点，但结构上的不足之处也造成了产品质量难以提升的瓶颈。针对这些不足之处，提出一种改进的利用毛刷去车轮毛刺的方案———三工位法。就是根据车轮窗口形状的特点，将原来1个工位1个毛刷全覆盖刷毛刺工作，分解为3个工位、3个毛刷，并使用不同形状的毛刷，采用不同的工作模式，将毛刺去除。具体过程仍以图4为例进行说明。(1)区域分解:将需要刷毛刺的部位，根据结构特点进行区域拆分。将车轮背腔窗口部位按照结构的不同分为A、B、C三个区域(图4)。对于A区域，窗口一般相对狭小，车轮背腔形状变化起伏也较大，有拐角存在，刷毛刺时线速度偏低，容易出现刷力不足现象;对于B区域，窗口一般很开阔，车轮背腔形状变化起伏平缓，刷毛刺时一般效果很好;对于C区域，虽然窗口较开阔，但车轮背腔形状变化起伏也较大，也有拐角存在，刷毛刺时线速度偏高，容易出现过刷现象。(2)动作分解，速度优化:将以前一个毛刷进行的工作，利用三组毛刷分别进行。根据不同部位的结构特点，制作针对性强的毛刷，采用不同的去除方式。对于A区域，采用双刷方式，刷丝直立分布并左右滑移，有效针对狭窄拐角(图5);对于C区域，采用斜刷方式，重点针对背腔和轮辋连接部位(图6);对于B区域，仍旧采用图3所示的现有毛刷，主要针对窗口中间的平缓区域。需要特别指出的是，动作分解的目的，除了针对背腔结构特点外，更关键的是能够分别控制各个毛刷的运动参数，使各个毛刷都能够按照最优化的模式进行旋转，进而提高去除毛刺的效率和质量，比如，靠近车轮中心的A区域高速运转、远离中心的C区域低速运转、正反转控制、滑移控制、间断控制等等。
3设备简介
图7即为设备示意图。图中，左侧工位为双直刷工位，右侧工位为斜刷工位。实际工作时，车轮在输送带的拖动下首先抵达双直刷工位，接着负责居中定位的4个V形滚轮向中间移动，并顺势将车轮进行居中定位，然后滚轮带动车轮旋转，最后双直刷上升、旋转、左右滑移，完成A区域毛刺的去除工作。当左侧工作完成后，输送带拖动车轮进入右侧斜刷工位，工作步骤和左侧基本相同，唯一的区别是斜刷上升，完成C区域毛刺的去除工作。当这两个工位完成后，进入第三工位，进行B区域毛刺的去除工作。该工位和目前常规设备完全相同，在此不再赘述。图8为实际设备在现场工作的图片。实际使用时，由于将刷毛刺区域进行了拆分，因此能够有针对性的对各个区域去除毛刺;同时，由于将动作分解为3个步骤，这就能够对各个毛刷的运动参数进行分别控制，使各个毛刷都能够按照最优化的模式进行运转，进而提高去除毛刺的效率和质量。
参考文献
［1］吴宗泽．机械设计师手册．［M］北京:机械工业出版社，2002．
［2智能农业论文］濮良贵，纪名刚．机械设计［M］．北京:高等教育出版社社，2002．
作者：崔丽娟 郭建东 刘啸 薛博文 王琦 单位：燕山大学里仁学院 中信戴卡股份有限公司
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