100MN鋁擠壓機(jī)的設(shè)計制造與安裝調(diào)試

李存平 謝 婕

（太重（天津）濱海重型機(jī)械有限公司 天津 300450）

前言

隨著鋁擠壓材料市場需求量不斷增多，為滿足市場上鋁擠壓材料使用需要，擠壓企業(yè)應(yīng)參與100MN鋁擠壓機(jī)設(shè)計制造活動，這間接反映我國鋁擠壓機(jī)設(shè)計制造水平，能為鋁擠壓行業(yè)發(fā)展提供設(shè)備支持。本文探究“100MN鋁擠壓機(jī)的設(shè)計制造與安裝調(diào)試”這一論題是極為必要的，具體探究如下。

1 100MN鋁擠壓機(jī)基本介紹

1.1 鋁擠壓機(jī)設(shè)計方向

目前，鋁擠壓材料廣泛應(yīng)用于交通運輸業(yè)、航空航天業(yè)、集裝箱行業(yè)，分析應(yīng)用行業(yè)性質(zhì)可知，鋁擠壓材料逐漸向輕型、復(fù)雜截面等方向設(shè)計。對比于以往鋁擠壓材料的設(shè)計制造，新型鋁擠壓材料設(shè)計制造目標(biāo)更具有實用性，能夠更好的滿足行業(yè)發(fā)展需要[1]。

1.2 100MN鋁擠壓機(jī)技術(shù)參數(shù)

100MN雙動鋁擠壓機(jī)、模具加熱爐的技術(shù)參數(shù)分別如表1和表2所示。

2 100MN鋁擠壓機(jī)設(shè)計制造

2.1 100MN鋁擠壓機(jī)設(shè)計

表1 100MN雙動鋁擠壓機(jī)技術(shù)參數(shù)

表2 模具加熱爐技術(shù)參數(shù)

100MN鋁擠壓機(jī)實際設(shè)計的過程中，參照國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行尺寸調(diào)整、零件優(yōu)化，確保100MN鋁擠壓機(jī)強(qiáng)度、剛度性能達(dá)到規(guī)定的要求；在原有鋁擠壓機(jī)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加前后梁厚度，以此降低磨損度；預(yù)應(yīng)力框架預(yù)緊系數(shù)設(shè)置為1.14，一旦預(yù)應(yīng)力框架載荷值超過1.14，那么系統(tǒng)會立即發(fā)出警報提示；增設(shè)穿孔針快回裝置，以此提高生產(chǎn)效率；在適當(dāng)位置設(shè)置伸縮缸，這能順利拓展油進(jìn)出通道。為準(zhǔn)確、及時檢測液壓閥門壓力值，在液壓設(shè)備周圍設(shè)置測壓點，同時，在適當(dāng)位置設(shè)置壓力傳感器，方面調(diào)節(jié)壓力值；安裝位移傳感器于穿孔針、擠壓筒、擠壓桿、移動模架，這能準(zhǔn)確檢測設(shè)備位置移動信號，提高設(shè)備位置移動的準(zhǔn)確性。

擠壓生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)組成部分主要有后部出料系統(tǒng)、主機(jī)、活動出料臺。該系統(tǒng)借助物聯(lián)網(wǎng)以及通信設(shè)備合理調(diào)整生產(chǎn)線。該系統(tǒng)可編程控制器型號為S7-400；CPU型號為416-2，主控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理，在此期間，按照工作程序順利執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)。操作界面觸摸屏幕、后部出料系統(tǒng)負(fù)責(zé)設(shè)置壓機(jī)參數(shù)、引導(dǎo)泵啟停、故障顯示等操作。內(nèi)置式穿孔系統(tǒng)運行能夠準(zhǔn)確定位穿孔針位置，適當(dāng)應(yīng)用固定針擠壓工藝能夠規(guī)范擠壓行為，通過預(yù)留窗口觀察穿孔系統(tǒng)狀態(tài)，并適當(dāng)調(diào)整穿孔針位置。擠壓機(jī)后部運輸系統(tǒng)由初始臺、牽引機(jī)、可移動式中斷鋸、淬火裝置、活動出料臺、在線拉伸矯直機(jī)等結(jié)構(gòu)組成[2]。

2.2 100MN鋁擠壓機(jī)制造

例如在制造100MN鋁壓機(jī)的過程中，其前梁凈重超過140t，為有效滿足其制造要求，制造人員通過選擇使用芯部鑄鋼件，其周圍則使用120mm厚的16MN鋼板與芯部鑄鋼件焊接的鑄焊結(jié)構(gòu)，并且在制造過程中運用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊?？紤]到焊縫的坡口寬度較大且深度較深，因此需要在焊接時多次中間退火，隨時嚴(yán)格檢測各道焊縫。此外，由于100MN壓機(jī)的擠壓筒和動梁部分極重，球面接觸應(yīng)力相對較高，因此在制造過程中應(yīng)當(dāng)選擇使用比例為10：1的斜楔式平面導(dǎo)板同壓套導(dǎo)軌平面接觸，在保障擠壓筒外殼導(dǎo)向靴長同錠坯長基本一致下，有效提高其穩(wěn)定性。在擠壓固定針時，則選擇利用包括PID調(diào)節(jié)器等在內(nèi)的現(xiàn)代化電氣系統(tǒng)和相關(guān)智能裝置，利用閉環(huán)控制的方式始終將固定穿孔針的精度控制在2～3mm之間；而因擠壓筒預(yù)熱方式直接影響著擠壓工藝及其使用質(zhì)量，因此在對100MN擠壓機(jī)進(jìn)行制造的過程中還需盡量降低外層筒應(yīng)力，以達(dá)到保護(hù)外套防止其出現(xiàn)脹裂等問題。通常100MPa擠壓筒內(nèi)壓比需控制在400～500MPa之間，扁筒則使用具有較高韌性和抗疲勞強(qiáng)度的材料，保障其內(nèi)壓比在525MPa左右即可。

3 100MN鋁擠壓機(jī)安裝調(diào)試分析

100MN鋁擠壓機(jī)安裝環(huán)節(jié)為調(diào)試環(huán)節(jié)起到基礎(chǔ)鋪墊作用，安裝準(zhǔn)確性與否直接影響調(diào)試結(jié)果，因此，應(yīng)準(zhǔn)確安裝，大大提高安裝精確度，遵循已有安裝流程。

3.1 框架預(yù)緊

超壓張拉法用來進(jìn)行框架預(yù)緊，從上述介紹可知，框架預(yù)緊系數(shù)為1.14，意味著框架超壓力達(dá)到114MN，但框架安裝期間需要鋪墊墊片，因此，應(yīng)做好空隙預(yù)留工作，確保墊片順利、適合插入。拉桿位置水平度、垂直度應(yīng)合理控制，如果拉桿安裝后出現(xiàn)貼合不嚴(yán)現(xiàn)象，可以通過墊片鋪墊來輔助螺母擰緊操作。在這一過程中，應(yīng)注意拉桿伸長長度控制的合理性，必要時通過螺母擰緊來控制伸長長度。擠壓機(jī)變化范圍在0～100MN時，拉桿總拉力變化范圍為84～114MN，壓套壓縮力變化范圍為84～114MN，拉力變化幅度值為26.2%，壓力變化幅度值為82.3%。

3.2 間隙調(diào)整

橫梁移動的過程中，參照基準(zhǔn)為主柱塞在主缸內(nèi)的伸縮量，根據(jù)伸縮量有目標(biāo)的移動橫梁，保證主柱塞與擠壓桿處于平衡狀態(tài)。間隙調(diào)整的過程中，首先調(diào)整導(dǎo)軌，然后調(diào)整剛性框架安裝準(zhǔn)確度。相對來講，水平導(dǎo)軌、垂直導(dǎo)軌調(diào)整難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于X型調(diào)整難度。

3.3 液壓系統(tǒng)

清潔、過濾操作：擠壓機(jī)液壓系統(tǒng)體積較大，該系統(tǒng)組成部分包括三部分，第一部分即管路系統(tǒng)，第二部分即泵站油箱，第三部分即集成閥塊系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)運行的過程中，應(yīng)保證清潔度，這意味著液壓系統(tǒng)安裝時全面保證清潔度，避免系統(tǒng)安裝滑落較多雜質(zhì)，影響液壓系統(tǒng)功能以及應(yīng)用效果。一旦液壓系統(tǒng)內(nèi)部摻雜雜質(zhì)，應(yīng)及時拆卸、清潔，待達(dá)到清潔標(biāo)準(zhǔn)后，繼續(xù)執(zhí)行安裝任務(wù)。液壓系統(tǒng)清潔部位主要有焊接法蘭、油箱，具體清潔操作即焊縫打磨、油箱內(nèi)部清潔。液壓系統(tǒng)順利安裝后，選用適合的過濾設(shè)備來檢測過濾流量流動情況，其中，過濾精度為10um，如果過濾期間出現(xiàn)濾芯堵塞情況，那么應(yīng)及時拆卸、徹底清洗。

防漏操作：氬弧焊用來焊接高壓電路，焊接操作執(zhí)行時，應(yīng)用堿性焊條，全面保障焊接牢固性。管道焊接的過程中，應(yīng)全面考慮密封效果，確保管道順利彎曲。在此期間，應(yīng)充分準(zhǔn)備力矩搬手，通過應(yīng)用力矩搬手達(dá)到要求的預(yù)緊度，盡可能縮小間隙，全面保證平整度。為了避免出現(xiàn)泄露現(xiàn)象，應(yīng)有選擇的采納用戶建議，購買進(jìn)口密封圈。選擇液壓缸時，應(yīng)優(yōu)選考慮V型密封液壓缸，之所以選擇V型密封方式，主要是因為它具有較大密封截面，相對來講壓緊力較大，能夠大大降低防漏現(xiàn)象發(fā)生幾率?；钊谆钊^型號選用GD1000K，這種活塞頭密封形式以組合式為主，具體包括雙向密封圈、導(dǎo)向圈，組合式密封圈相對獨立，能夠有效避免缸壁出現(xiàn)拉傷現(xiàn)象。

減振操作：液壓系統(tǒng)工作時，缸內(nèi)壓力值逐漸提高，主要是因為缸內(nèi)聚集較多能量，壓力釋放會使管道不同程度的振動。缸內(nèi)集聚能量值有多有少，對此，將缸內(nèi)集聚能量按照由少到多的順序排列，之后為其提供相應(yīng)的卸壓系統(tǒng)，在平穩(wěn)卸壓的基礎(chǔ)上，全面保證生產(chǎn)效率，避免生產(chǎn)效率降低。適當(dāng)控制液壓系統(tǒng)振動，減少振動幅度，這不僅能夠系統(tǒng)工作時間，提高系統(tǒng)運行性能，而且還能降低泄露事故發(fā)生幾率，在穩(wěn)健卸壓的基礎(chǔ)上，促使系統(tǒng)調(diào)試工作順利進(jìn)行。管路系統(tǒng)連接方式主要為軟連接，此時，應(yīng)適當(dāng)延長管路，減少管路彎曲度，確保管路內(nèi)部的油勻速流動。

油液溫度控制：液壓系統(tǒng)運行時，溫度在33～65℃之間，油溫度升高或者降低，油粘度會相應(yīng)變化，進(jìn)而液壓系統(tǒng)內(nèi)部油會出現(xiàn)滲透現(xiàn)象，大大降低管通暢度，弱化泵動力，與此同時，液壓缸運行速度會大幅度波動，導(dǎo)致油液質(zhì)量發(fā)生改變。液壓系統(tǒng)內(nèi)部包括加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)，應(yīng)用容積變量法合理調(diào)節(jié)運行速度，在此期間，涉及的設(shè)備及裝置主要有變量泵、定量泵。為了保持高壓狀態(tài)，避免高壓值動態(tài)波動，應(yīng)盡可能發(fā)揮擠壓容室鎖緊系統(tǒng)性能，通過先導(dǎo)控制來維持高壓油的穩(wěn)定性。油液溫度控制設(shè)備主要為恒壓泵加蓄能器，這一裝置既能節(jié)約電能，保證壓力穩(wěn)定變化，又能大大降低溢流現(xiàn)象，避免系統(tǒng)溫度過快升高。一旦工作缸溫度在短時間內(nèi)升高，此時應(yīng)細(xì)致檢查溫度升高的原因，觀察是否出現(xiàn)油液滲透現(xiàn)象。當(dāng)前，擠壓生產(chǎn)系統(tǒng)具有綜合性特點，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，參數(shù)檢測滿足動態(tài)化需要，直觀觀看的基礎(chǔ)上，合理調(diào)整各參數(shù)，能夠滿足擠壓工藝應(yīng)用需要[3]。

4 結(jié)論

綜上所述，本文探究100MN鋁擠壓機(jī)的設(shè)計制造與安裝調(diào)試，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)鋁擠壓機(jī)設(shè)計、安裝過程中存在的不足，同時，能為接下來的鋁擠壓機(jī)設(shè)計制造提供理論支持和實踐指導(dǎo)。100MN鋁擠壓機(jī)設(shè)計制造技術(shù)后，試運行100MN鋁擠壓機(jī)，根據(jù)試運行狀態(tài)。呈現(xiàn)結(jié)果來調(diào)整100MN鋁擠壓機(jī)生產(chǎn)線，在此期間，各部門全力配合，爭取在短時間內(nèi)完成100MN鋁擠壓機(jī)設(shè)計、制造任務(wù)。這對擠壓行業(yè)有序發(fā)展有促進(jìn)作用，能夠提高鋁擠壓型材市場銷量，有利于大大提高鋁擠壓生產(chǎn)水平，縮小與發(fā)達(dá)國家間的差距，同時，還能提高我國社會經(jīng)濟(jì)效益。

[1]李 翔.經(jīng)濟(jì)型鋁擠壓機(jī)研發(fā)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2017，52（04）：37～41.

[2]王祝堂.節(jié)能約40%效率提高20%的中型鋁擠壓機(jī)[J].輕金屬，2015（12）：38.

[3]太重生產(chǎn)出全球最大鋁擠壓機(jī)[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2015（12）：33.