YP18090型液壓自動(dòng)壓磚機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)分析

1引言

隨著大規(guī)格陶瓷磚在消費(fèi)市場(chǎng)的普及，雖然目前經(jīng)濟(jì)暫時(shí)下滑，但是大規(guī)格陶瓷磚依然存在需求。液壓自動(dòng)壓磚機(jī)（文中簡(jiǎn)稱壓磚機(jī)）是生產(chǎn)大規(guī)格陶瓷磚關(guān)鍵設(shè)備。目前市面已有生產(chǎn)這種大規(guī)格陶瓷磚的壓磚機(jī)，但隨著原材料價(jià)格的波動(dòng)、運(yùn)輸法規(guī)的完善、性能需求的提升和生產(chǎn)工藝的改變，這種大規(guī)格陶瓷磚的壓磚機(jī)還有很大設(shè)計(jì)和優(yōu)化空間。通過(guò)研究大規(guī)格陶瓷磚壓磚機(jī)，能促進(jìn)國(guó)內(nèi)陶瓷機(jī)械進(jìn)步，又能為其他同類型機(jī)械裝備的創(chuàng)新提供設(shè)計(jì)參考。

本文以恒力泰大噸位壓磚機(jī)YP18090為例，介紹其技術(shù)參數(shù)、可拆分多板框機(jī)架、頂出裝置和充液系統(tǒng)等方面技術(shù)特點(diǎn)。

2YP18090型壓磚機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

YP18090型壓磚機(jī)是一款工作臺(tái)面寬，可壓制的磚形面積廣的產(chǎn)品。其工作臺(tái)面寬度達(dá) 2050mm ，最大壓制力達(dá) 18000tf ，可壓制成型 2800mm×1200mm.2400mm× 1200mm 等大規(guī)格陶瓷磚。主要技術(shù)參數(shù)如下：

（1）最大壓制力 180000kN（18000tf） （2）活動(dòng)橫梁最大行程 220mm ：（3）活動(dòng)橫梁下平面與工作臺(tái)面間距最大 850mm 、最小 630mm ：（4）左右立柱間凈空距 3550mm ：（5）動(dòng)梁工作面前后寬度 1800mm ：（6）最大填料深度 80mm 5（7）空循環(huán)次數(shù)可達(dá)12次 /min （8）周期中加壓次數(shù)2＼～5次；（9）主電機(jī)功率 330Kw ：（10）主機(jī)重量 575t 。

3YP18090型壓磚機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1-框架;2-油罐;3-增壓器;4-主缸部件;5-活動(dòng)橫梁；6-導(dǎo)向桿;7-頂出裝置;8-下梁墊板圖1YP18090型壓磚機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

3.1可拆分多板框機(jī)架

采用模腔成型路線的壓磚機(jī)，其機(jī)架一般分為可拆分和不可拆分兩種形式。對(duì)于中小噸位的壓磚機(jī)，工作壓力低，工作臺(tái)面小，機(jī)架零件重量輕，鑄造簡(jiǎn)單，運(yùn)輸條件好，因此一般采用整體不可拆分式的機(jī)架。但對(duì)于大噸位的壓磚機(jī)，工作壓力高，工作臺(tái)面較大，整體外形尺寸龐大，因此，為了能夠符合交通運(yùn)輸法規(guī)，一般需要把整體機(jī)架設(shè)計(jì)為多片可拆分式結(jié)構(gòu)。

雖然機(jī)架可拆分為多板框式結(jié)構(gòu)，但是組成每片板框內(nèi)部的上、下梁體也是龐然大物，如果采用鑄造技術(shù)生產(chǎn)，當(dāng)單個(gè)零件的鑄造質(zhì)量達(dá)到一定時(shí)，則存在氣孔、縮孔和裂紋等系列缺陷。

面對(duì)上述情況，可采用DFMA技術(shù)對(duì)問(wèn)題分析和解決。問(wèn)題核心是體積龐大的鑄件，容易出現(xiàn)缺陷，降低壓磚機(jī)的可制造性能。因此在設(shè)計(jì)階段，必須面向制造進(jìn)行綜合考慮。這種設(shè)計(jì)在DFMA理論中叫作面向制造的設(shè)計(jì)，即DFM。DFM就是要求設(shè)計(jì)階段需要考慮制造，確保零件的力學(xué)性能更優(yōu)、工藝性能更好、成本控制更容易。因此，YP18090的機(jī)架零件設(shè)計(jì)時(shí)，可采用高性能熱軋厚鋼板代替鑄造。對(duì)比鑄造，高性能熱軋厚鋼板具有高強(qiáng)度、生產(chǎn)效率高和一致性更好的優(yōu)點(diǎn)。此外，使用有限元技術(shù)，對(duì)機(jī)架進(jìn)行建模、添加材料、劃分網(wǎng)格、施加載荷，多次模擬計(jì)算，并參考計(jì)算后的變形和應(yīng)力等重要參數(shù)，結(jié)合工藝實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化，得到框架長(zhǎng)、寬、高等重要特征數(shù)據(jù)，獲得兼顧強(qiáng)度和剛性性能的高性能板框。最后把多件單獨(dú)的高性能板框使用連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，組合成為可拆分多板塊機(jī)架，使其滿足大規(guī)格陶瓷磚的生產(chǎn)工況。

壞成形質(zhì)量。因此，需要在中間位置增加2個(gè)輔助油缸。一方面增大了裝置頂出力，另一方面增加了下模芯的受力點(diǎn)，保證其受力更均衡穩(wěn)定。布局如圖4所示。

3.2頂出裝置

按照目前市面上壓磚機(jī)的成型工藝進(jìn)行分類，主要分為連續(xù)輥壓、皮帶干壓和模腔干壓。模腔干壓是目前推廣更為廣泛的工藝。模腔干壓要求粉料在模腔內(nèi)部壓制成形。磚壞脫模時(shí)，由頂出裝置推動(dòng)下模芯向上運(yùn)動(dòng)，下模芯把成型后的磚坯推離模腔。磚坯脫模動(dòng)作完成后，頂出裝置把下模芯拉回原位置，使得模腔內(nèi)部形成空腔，等待下一次粉料填充。頂出裝置的穩(wěn)定與磚坯成形的質(zhì)量密切相關(guān)。

常規(guī)壓磚機(jī)采用頂出裝置如圖3所示。由于生產(chǎn)的磚坯面積不大，下模芯的面積不大，4個(gè)頂出缸的分布距離相對(duì)較近，下模芯變形很小，這種結(jié)構(gòu)能滿足生產(chǎn)。

但是對(duì)于YP18090這種大規(guī)格陶瓷磚的壓磚機(jī)，生產(chǎn)的磚坯、下模芯的面積和重量都很大，因此必須配置足夠大的頂出裝置。如果僅采用4個(gè)頂出缸，則存在頂出缸的距離較遠(yuǎn)，頂出時(shí)容易導(dǎo)致下模芯變形，影響磚

3.3充液系統(tǒng)

目前已有不少國(guó)內(nèi)學(xué)者，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)壓磚機(jī)充液系統(tǒng)與性能關(guān)系密切。如林銳安等，通過(guò)使用有限元軟件模擬目標(biāo)壓機(jī)在充、排液過(guò)程，獲得其充液系統(tǒng)流場(chǎng)等系列參數(shù)，并把上述研究結(jié)果用于壓機(jī)的結(jié)構(gòu)等方面的優(yōu)化工作。但是，對(duì)于不同噸位大小的壓磚機(jī)，或者結(jié)構(gòu)不同類型的壓磚機(jī)，結(jié)果將存在差異。對(duì)于大規(guī)格陶瓷磚壓磚機(jī)，壓制頻次不高，但是由于活塞很大，活塞每次運(yùn)動(dòng)時(shí)，都導(dǎo)致大量的油液在壓磚機(jī)的充液系統(tǒng)內(nèi)部流動(dòng)和翻滾。這會(huì)改變油液的狀態(tài)，影響磚坯的壓制效果。因此，本文對(duì)這款大規(guī)格陶瓷磚壓磚機(jī)的充液系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

本文壓磚機(jī)的充液系統(tǒng)主要由充液閥、充液油箱和上油罐組成?；钊仙龝r(shí)，油液從油缸開始，途經(jīng)充液閥，通過(guò)充液油箱，最終沖向上油罐?；钊陆禃r(shí)，油液從上油罐，在重力和油罐內(nèi)氣壓的共同作用下，沿著充液油箱并經(jīng)過(guò)充液閥，最終下落到油缸。

使用軟件對(duì)充液系統(tǒng)建模、劃分網(wǎng)格和加載條件，獲得壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)等數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)分析，由于充液過(guò)程中，油液向上沖到上油罐的速度過(guò)快，容易出現(xiàn)液壓與壓縮空氣過(guò)分接觸的情況，容易降低油液的性能，因此，設(shè)計(jì)充液系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量降低油液充液時(shí)的流速，使得充液效果更佳，油液性能更好，壓制效果更優(yōu)如圖5所示。

4結(jié)語(yǔ)

YP18090型壓磚機(jī)是一款根據(jù)市場(chǎng)的需求變化而研發(fā)的大規(guī)格陶瓷磚壓磚機(jī)。采用了可拆分式多板框機(jī)

架、匹配大磚壞的頂出裝置和大流量的充液系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)：DFMA理論有助于解決機(jī)架等大型零件的生產(chǎn)困難；增加輔助油缸能實(shí)現(xiàn)頂出裝置的穩(wěn)定脫模；使用仿真技術(shù)可為充液系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考，提升壓磚機(jī)性能。本文通過(guò)介紹大噸位壓磚機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)，為陶瓷裝備的設(shè)計(jì)提供參考，助力陶瓷行業(yè)的技術(shù)革新。

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