淺析YP100MN陶瓷壓磚機(jī)工藝的技術(shù)難點(diǎn)

范新暉　周子松　朱華

摘 要：近年，在博洛尼亞陶瓷衛(wèi)浴展和廣州陶瓷工業(yè)展上，出現(xiàn)了規(guī)格為1500 mm×3000 mm、厚度僅為3 mm的陶瓷薄板，超過10家以上的企業(yè)都推出了超大規(guī)格的薄板。而這些產(chǎn)品正是使用萬噸級陶瓷壓磚機(jī)生產(chǎn)出來的。為了滿足國內(nèi)陶瓷企業(yè)對于生產(chǎn)“大”、“薄”磚的需求，恒力泰率先推出了YP10000型陶瓷壓磚機(jī)的樣機(jī)，并將在近期正式推廣上市。萬噸級陶瓷壓磚機(jī)的研制并不是簡單的壓制力升級那么簡單，本文僅從其生產(chǎn)工藝和技術(shù)方面列舉其所需要功克在的技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：YP100MN陶瓷壓磚機(jī)；薄板；工藝；技術(shù)

1 背景

早在2012年意大利博洛尼亞陶瓷衛(wèi)浴展上，歐洲陶瓷強(qiáng)國意大利薩克米集團(tuán)和西斯特姆公司都已經(jīng)推出了3萬噸級壓機(jī)，并且歐洲多家陶企已經(jīng)使用。這也讓“大”風(fēng)席卷了2012年的博洛尼亞陶瓷及衛(wèi)浴展。而在2013年，中國國際陶瓷工業(yè)技術(shù)與產(chǎn)品展覽會上，西斯特姆公司展示了3萬噸級壓機(jī)壓制的薄板產(chǎn)品，歐洲陶瓷企業(yè)能生產(chǎn)出規(guī)格為1800 mm×4000 mm，厚度僅為3 mm的超大陶瓷薄板，這得益于薩克米和西斯特姆等企業(yè)研發(fā)的3萬噸級壓機(jī)。然而，國內(nèi)目前還沒有哪家企業(yè)生產(chǎn)這種超大規(guī)格磚的成形設(shè)備。在陶瓷磚壓制成形裝備領(lǐng)域，國內(nèi)生產(chǎn)的最大噸位陶瓷壓磚機(jī)是科達(dá)機(jī)電的KD7800W，其最大壓制的磚坯規(guī)格是1200 mm×1800 mm，恒力泰最大噸位陶瓷壓磚機(jī)是YP7500L，最大壓制的磚坯規(guī)格與科達(dá)機(jī)電相同。不論是從壓制力還是從超大型磚坯規(guī)格來說，都與歐洲陶瓷強(qiáng)國有著較大的差距。

隨著歐洲陶瓷強(qiáng)國推出的萬噸級壓機(jī)，以及國外大規(guī)格瓷磚流行的風(fēng)潮，超大規(guī)格磚已成為國際陶瓷磚高端市場的熱點(diǎn)。博洛尼亞陶瓷衛(wèi)浴展和廣州陶瓷工業(yè)展則讓更多中國陶業(yè)人士近距離感受到大噸位壓機(jī)及其產(chǎn)品給行業(yè)帶來的沖擊。國內(nèi)陶瓷噴墨技術(shù)的成熟，讓超大規(guī)格磚的裝飾效果有了革新性的進(jìn)步，變得豐富多彩、精致細(xì)膩，深受消費(fèi)者的青睞，國內(nèi)瓷磚市場因此也呈現(xiàn)出規(guī)格越來越大的發(fā)展趨勢。同時，國家不斷推進(jìn)瓷磚減薄的工作進(jìn)程，通過媒體輿論、產(chǎn)業(yè)政策等方面，引導(dǎo)行業(yè)企業(yè)共同開展瓷磚減薄工作，更是有利于超大噸位陶瓷壓磚機(jī)的市場前景發(fā)展。

2 YP100MN技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)

2.1 YP100MN技術(shù)參數(shù)

（1） 最大壓制力100000 kN；

（2） 活動橫梁最大行程255 ㎜；

（3） 動梁與底座最小間距510 ㎜；

（4） 動梁與底座最大間距765 ㎜；

（6） 左右立柱間凈空距2850 ㎜；

（7） 底座臺面前后寬度1710 ㎜；

（8） 動梁工作面前后寬度1450 ㎜；

（9） 最大填料深度80 ㎜；

（10） 主缸最大壓力35 MPa；

（11） 模芯最大頂出力300 kN；

（12） 空循環(huán)次數(shù)可達(dá)15次/min；

（13） 工作周期中加壓次數(shù)2～5次；

（14） 主電機(jī)功率220 kW；

（15） 主機(jī)重量298.8 T。

2.2 YP100MN主機(jī)的結(jié)構(gòu)

YP100MN型陶瓷壓磚機(jī)的主機(jī)是采用可拆分式預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞結(jié)構(gòu)機(jī)架，活塞動式主缸結(jié)構(gòu)，新型板式頂出器。YP100MN型陶瓷壓磚機(jī)樣機(jī)及結(jié)構(gòu)示意圖如如1所示。

由圖1可知，主機(jī)機(jī)架由兩件獨(dú)立的鋼絲纏繞框架拼裝而成，即前框架1和后框架2貼合后，用位于上、下圓梁的若干長螺栓鎖緊構(gòu)成整體式機(jī)架，前框架的上圓梁安裝有前油箱3，后框架的上圓梁安裝有后油箱4。主缸部件7整體安裝于機(jī)架上圓梁的底面，主缸采用活塞動結(jié)構(gòu)，即油缸通過掛圈、長螺栓與過渡法蘭連接成一體。而過渡法蘭又與機(jī)架的上圓梁固定在一起，陶瓷壓磚機(jī)工作時活塞驅(qū)動活動橫梁8，沿導(dǎo)向桿9上、下往復(fù)運(yùn)動完成壓制動作，在主缸部件過渡法蘭的前后面分別安裝有增壓器 5和壓制閥組6。新型板式頂出器10則安裝于機(jī)架下圓梁的上平面上，并構(gòu)成陶瓷壓磚機(jī)的工作臺面。支腳11用于安裝固定拼裝后的整體機(jī)架，并支承陶瓷壓磚機(jī)的整機(jī)重量。

3 YP100MN壓機(jī)的工藝技術(shù)難點(diǎn)

3.1 大型鑄鋼件的設(shè)計及制造

鑄鋼是鑄造業(yè)的重要組成部分，許多重要機(jī)械的殼體和機(jī)架均采用鑄鋼件。在國外，大中型鑄鋼件的生產(chǎn)中樹脂自硬砂工藝是主流，而在我國，樹脂自硬砂鑄鋼件卻難以推廣。落后的鑄鋼工藝致使我國大中型鑄鋼件的總體質(zhì)量水平提高不大，與國際先進(jìn)水平有較大差距，它大大地削弱了我國大型機(jī)電產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。在陶瓷壓磚機(jī)領(lǐng)域，與國外大型鑄鋼件相比國內(nèi)鑄鋼件內(nèi)部疏松缺陷多，嚴(yán)重影響了壓磚機(jī)大件的強(qiáng)度及抗疲勞性能（國外采用壓力鑄造，鑄件致密質(zhì)量好）。

在大型鑄鋼件中冒口面往往最容易出現(xiàn)疏松、砂孔、氣孔等缺陷，為此在陶瓷壓磚機(jī)大件的設(shè)計上應(yīng)顧慮到整機(jī)運(yùn)行時所帶來的影響，進(jìn)行科學(xué)的應(yīng)力分析，并設(shè)計出合理的架構(gòu)。同時，在大型鑄鋼件來料檢測時，需采用超聲波探傷檢測，并科學(xué)的選定適宜的探傷頻率，避免低頻時的缺陷漏檢和高頻時超聲波穿透能力降低。同時，采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难a(bǔ)焊、退火等工藝對其氣孔等缺陷就行補(bǔ)救。

3.2 大型鑄鋼件加工工藝

現(xiàn)今適時推出的YP100MN陶瓷壓磚機(jī)將成為目前國產(chǎn)陶機(jī)之最，其不少鑄鋼件不但體型巨大而且沉重，如拆分開的纏繞框架僅其中一邊的重量就達(dá)到130 T左右，僅憑目前其自有的鏜銑床等是無法加工的，需要其母公司的一些數(shù)控重型機(jī)床和纏繞工作臺配合加工。同時，這些大型鑄件在不同位置的孔徑和平面的加工精度往往要達(dá)到±0.03～±0.05㎜，這對其機(jī)械加工工藝的設(shè)計是一個高難度的挑戰(zhàn)，需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計、安排，以及對特殊加工部位孔徑、平面的裝夾工藝進(jìn)行特殊設(shè)計。

3.3 整機(jī)裝配

YP100MN陶瓷壓磚機(jī)屬于重裝機(jī)械是雙板框纏繞式壓機(jī)，而且因其各別部件的加工精度要求高，整機(jī)裝配密封性要求也高，故在整機(jī)裝配時針對5 m多的兩個纏繞框架，如何選擇裝配的水平基準(zhǔn)面避免拼合后水平面不齊等也是一個技術(shù)難點(diǎn)。

3.4 伺服控制系統(tǒng)

在陶瓷生產(chǎn)現(xiàn)場中，陶瓷壓磚機(jī)的工作環(huán)境非常惡劣，不但連續(xù)性工作時間長而且現(xiàn)場粉塵大，振動沖擊也大。早期國產(chǎn)陶瓷壓磚機(jī)一直采用PLC控制系統(tǒng)，主要是因?yàn)镻LC對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，抗干擾能力好，可靠性高。但隨著市場上對大規(guī)格磚需求提升，陶瓷壓磚機(jī)壓制力的升級、壓制頻率的提高，以及對大規(guī)格陶瓷薄板的生產(chǎn)需求，傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)其硬件數(shù)據(jù)處理速度和能力、控制方法等方面受到較多的限制，在處理流量、速度、位置等大量實(shí)時模擬信號方面，已經(jīng)逐漸難于達(dá)到更高的控制要求，不能滿足產(chǎn)品的精度和快速性的要求了。

而YP100MN陶瓷壓磚機(jī)重達(dá)45 T的運(yùn)動部件要在1 s內(nèi)完成起步、加速、減速、制動、定位等過程，這就更需要一個以工控機(jī)為主、結(jié)合專用數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、精密的控制系統(tǒng)，這樣才能精確控制龐大質(zhì)量的運(yùn)動部件。通過借助于工控機(jī)運(yùn)算速度快的能力，由工控機(jī)來完成一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯控制和高級運(yùn)動控制之間的無縫連接，從而提高陶瓷壓磚機(jī)控制系統(tǒng)的反應(yīng)速度和控制精度。

4 結(jié)語

陶瓷壓磚機(jī)是當(dāng)代世界陶瓷墻地磚生產(chǎn)線上的高科技產(chǎn)品，是集機(jī)、電、液、氣和陶瓷工藝為于一體的當(dāng)代陶瓷墻地磚生產(chǎn)線上最關(guān)鍵的大型技術(shù)裝備。它前連原料加工，后接干燥燒成，壓磚機(jī)是否穩(wěn)定正常工作關(guān)系到整條生產(chǎn)線能否正常，其性能好壞也直接關(guān)乎磚坯的質(zhì)量好壞.所以，壓磚機(jī)在建筑陶瓷生產(chǎn)線上具有舉足輕重的地位。YP100MN陶瓷壓磚機(jī)的研制成功不僅僅是攻克了上述技術(shù)難題，其在高精度多缸同步頂出裝置、液壓系統(tǒng)設(shè)計、主缸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計、粉料布料推磚、磚坯轉(zhuǎn)移等方面都取得了顯著成績。

YP100MN陶瓷壓磚機(jī)是我國建陶行業(yè)發(fā)展的需要，它的問世讓中國陶瓷企業(yè)生產(chǎn)超大規(guī)格薄板成為了可能，讓我們獲得了超大噸位陶瓷壓磚機(jī)的定價主動權(quán)，有效地打破了國外陶瓷機(jī)械企業(yè)欲對我國超大噸位陶瓷壓磚機(jī)市場的壟斷，推動了我國陶瓷機(jī)械行業(yè)的科技進(jìn)步，提升了建筑陶瓷生產(chǎn)裝備的整體水平。同時，在增強(qiáng)國際競爭力，擴(kuò)大國際陶瓷壓磚機(jī)市場的影響，具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

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