YP18090型液壓自動壓磚機的技術特點分析

1引言

隨著大規(guī)格陶瓷磚在消費市場的普及，雖然目前經(jīng)濟暫時下滑，但是大規(guī)格陶瓷磚依然存在需求。液壓自動壓磚機（文中簡稱壓磚機）是生產(chǎn)大規(guī)格陶瓷磚關鍵設備。目前市面已有生產(chǎn)這種大規(guī)格陶瓷磚的壓磚機，但隨著原材料價格的波動、運輸法規(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)格陶瓷磚的壓磚機還有很大設計和優(yōu)化空間。通過研究大規(guī)格陶瓷磚壓磚機，能促進國內(nèi)陶瓷機械進步，又能為其他同類型機械裝備的創(chuàng)新提供設計參考。

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

2YP18090型壓磚機的主要技術參數(shù)

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

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

3YP18090型壓磚機的結構特點

1-框架;2-油罐;3-增壓器;4-主缸部件;5-活動橫梁；6-導向桿;7-頂出裝置;8-下梁墊板圖1YP18090型壓磚機結構示意圖

3.1可拆分多板框機架

采用模腔成型路線的壓磚機，其機架一般分為可拆分和不可拆分兩種形式。對于中小噸位的壓磚機，工作壓力低，工作臺面小，機架零件重量輕，鑄造簡單，運輸條件好，因此一般采用整體不可拆分式的機架。但對于大噸位的壓磚機，工作壓力高，工作臺面較大，整體外形尺寸龐大，因此，為了能夠符合交通運輸法規(guī)，一般需要把整體機架設計為多片可拆分式結構。

雖然機架可拆分為多板框式結構，但是組成每片板框內(nèi)部的上、下梁體也是龐然大物，如果采用鑄造技術生產(chǎn)，當單個零件的鑄造質(zhì)量達到一定時，則存在氣孔、縮孔和裂紋等系列缺陷。

面對上述情況，可采用DFMA技術對問題分析和解決。問題核心是體積龐大的鑄件，容易出現(xiàn)缺陷，降低壓磚機的可制造性能。因此在設計階段，必須面向制造進行綜合考慮。這種設計在DFMA理論中叫作面向制造的設計，即DFM。DFM就是要求設計階段需要考慮制造，確保零件的力學性能更優(yōu)、工藝性能更好、成本控制更容易。因此，YP18090的機架零件設計時，可采用高性能熱軋厚鋼板代替鑄造。對比鑄造，高性能熱軋厚鋼板具有高強度、生產(chǎn)效率高和一致性更好的優(yōu)點。此外，使用有限元技術，對機架進行建模、添加材料、劃分網(wǎng)格、施加載荷，多次模擬計算，并參考計算后的變形和應力等重要參數(shù)，結合工藝實際進行優(yōu)化，得到框架長、寬、高等重要特征數(shù)據(jù)，獲得兼顧強度和剛性性能的高性能板框。最后把多件單獨的高性能板框使用連接結構進行組合，組合成為可拆分多板塊機架，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，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的成型工藝進行分類，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，由頂出裝置推動下模芯向上運動，下模芯把成型后的磚坯推離模腔。磚坯脫模動作完成后，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。

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

但是對于YP18090這種大規(guī)格陶瓷磚的壓磚機，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個頂出缸，則存在頂出缸的距離較遠，頂出時容易導致下模芯變形，影響磚

3.3充液系統(tǒng)

目前已有不少國內(nèi)學者，通過研究發(fā)現(xiàn)壓磚機充液系統(tǒng)與性能關系密切。如林銳安等，通過使用有限元軟件模擬目標壓機在充、排液過程，獲得其充液系統(tǒng)流場等系列參數(shù)，并把上述研究結果用于壓機的結構等方面的優(yōu)化工作。但是，對于不同噸位大小的壓磚機，或者結構不同類型的壓磚機，結果將存在差異。對于大規(guī)格陶瓷磚壓磚機，壓制頻次不高，但是由于活塞很大，活塞每次運動時，都導致大量的油液在壓磚機的充液系統(tǒng)內(nèi)部流動和翻滾。這會改變油液的狀態(tài)，影響磚坯的壓制效果。因此，本文對這款大規(guī)格陶瓷磚壓磚機的充液系統(tǒng)進行了研究。

本文壓磚機的充液系統(tǒng)主要由充液閥、充液油箱和上油罐組成。活塞上升時，油液從油缸開始，途經(jīng)充液閥，通過充液油箱，最終沖向上油罐。活塞下降時，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)過充液閥，最終下落到油缸。

使用軟件對充液系統(tǒng)建模、劃分網(wǎng)格和加載條件，獲得壓力場和速度場等數(shù)據(jù)。經(jīng)過分析，由于充液過程中，油液向上沖到上油罐的速度過快，容易出現(xiàn)液壓與壓縮空氣過分接觸的情況，容易降低油液的性能，因此，設計充液系統(tǒng)的外部結構時，應盡量降低油液充液時的流速，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結語

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

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理論有助于解決機架等大型零件的生產(chǎn)困難；增加輔助油缸能實現(xiàn)頂出裝置的穩(wěn)定脫模；使用仿真技術可為充液系統(tǒng)的設計優(yōu)化提供參考，提升壓磚機性能。本文通過介紹大噸位壓磚機的技術特點，為陶瓷裝備的設計提供參考，助力陶瓷行業(yè)的技術革新。

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