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    中國鋁材信息網
     
    
    
  
      

      



      
  
      
    
  
      
  
      
    
   
      
	
      
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          首頁>> 鋁業技術>> 鋁材技術>> 正文
      
      
      
      
        75MN鋁材擠壓機生產線
      
      
      
      
        來源：中國鋁材信息網，更新時間：2008-4-22 10:50:18，閱讀：
          
      
      
      
      
        
      
            
      
                 隨著科學技術和經濟建設的飛速發展，航空壁板飛機大梁，高速列車車體，船用壁板，飛機跑道板等大型，薄壁寬幅，高精度和復雜斷面的鋁合金型材市場需求量越來越大，特別是鐵路(地鐵)客運車輛和飛機制造行業對大型的鋁合金擠壓型材的需求量隨著我國交通運輸的發展和技術的進步呈逐年上升的趨勢，而這些大型擠壓型材必須用現代化的大型擠壓機來生產。 
         當今世界上鋁型材生產與應用較發達的國家，也是鋁型材擠壓機制造和設計水平較高的國家。主要的制造廠家有：西德的西馬克(SMS)公司，法國的克萊西姆(CLECIM)公司，美國的薩頓(SUTTON)公司和日本的字部興產(UBE)公司等。我公司近幾年來不斷地吸收和消化國外的先進技術，博采各國之長，在引進和利用國際最新技術的基礎上，設計制造了我國第一臺75MN鋁材擠壓機生產線。 

      一．擠壓機生產線主要技術參數 

      1、擠壓機 
      擠壓公稱力 75MN 
      擠壓筒鎖緊力 9．8MN 
      擠壓工作速度 0．2-20mm/S 
      擠壓簡 圓 ф460mm 
      扁 660×260mm 
      擠壓筒長度 1650mm 
      2．主機輔助設備 
      供錠器及扁墊循環裝置 
      3．機后區主要設備 
      水、風冷淬火裝置 
      有效通過范圍(寬×高) 720×400mm 
      冷卻速度 按制品淬火工藝要求 
      熱鋸(具有隨動牽引功能) 
      有效工作距離10000mm 
      夾持范圍(寬×高)720x400mm 
      牽引機 
      牽引力 8000N 
      最大牽引速度 50m/min 
      皮帶式冷床 
      長度 60000mm 
      寬度(壓機中心至矯直機中心) 6500mm 
      張力矯直機 
      最大拉伸力 3．5MN 
      最大扭轉力矩 50KN 
      有效工作范圍 15000-60000mm 
      定尺鋸 
      鋸切范圍 720×400mm 
      定尺臺 
      定尺長度范圍 6000-26000mm 

      二．生產線的設備構成和配置特點 

         為保證鋁型材的產品質量，提高生產率，減輕勞動強度，大型擠壓機生產線必須建成一條全自動的主輔機配套齊全的高速連續的流水作業線。即從坯錠加熱、擠壓、在線淬火、中斷鋸切、冷卻、拉扭矯直、定尺鋸切、裝筐、時效處理等工序，均為自動完成。 
      生產線的主要設備包括： 
      用于加熱坯錠的加熱設備。 
      用于擠壓型材的擠壓機及其輔助裝置。 
      用于型材擠出后的直接淬火處理的水、風淬火裝置(在線淬火)。 
      用于擠壓型材過程中的切頭去尾，中部切斷的熱切鋸。 
      用于防止型材擠出后出現彎曲扭擰和多根型材之間相互碰撞的牽引機。 
      用于型材的承托輥道、以及縱向輸送的移料裝置。 
      用于型材的冷卻和橫向輸送的冷床。 
      用于對型材進行張力矯直和扭擰校正的矯直機。 
      用于拉伸后的型材儲存和向定尺裝置橫向輸送型材的儲料臺。 
      用于型材的定尺鋸切裝置，包括鋸前輥道、鋸、定尺裝置和檢查臺等。 
      用于型材鋸切后的自動裝筐的集載裝置。 
      用于型材的時效熱處理的時效爐。 
      用于擠壓模具的加熱的預熱爐。 
      生產線的配置形式 
         鋁型材生產線的配置和工藝流程從坯錠加熱，擠壓直到型材時效的工藝沈程如圖1所示。這種配置方式要求車間寬度稍大，但長度可縮短。配置合理緊湊，從而保證了擠壓生產線前后各工序的緊密銜接。有利于實現生產全過程的連續作業和自動控制。整條生產線只需3-5人操作。 

      三．擠壓機結構簡介 

         擠壓機本體的設計是在吸收國際先進技術的基礎上，結合公司長期制造擠壓機的實踐經驗而進行的。 
         擠壓機為單動臥式，油壓直接傳動型式。由壓機本體，液壓操縱控制系統，供錠器及殘料，扁擠壓墊分離輸送系統，電氣控制系統等組成。 
      1．擠壓機本體中的新結構 
         擠壓機本體由前粱、后粱、擠壓簡、擠后梁，主、側工作缸擠壓筒鎖緊缸、機架、主剪等組成。如圖2所示。 
         擠壓機本體的受力框架采用先進的予應力框架結構。由前粱、后粱、立柱經拉桿聯結、超壓頂緊而形成整體預應力封閉框架。采用傳統結構的帶園螺母的拉桿，用專用的預緊工具預緊、簡單、方便。不需要進行超壓狀態下粱與立柱之間加入墊片進行預緊。預緊后機架整體性強，剛度好，抗偏載、外形美觀。 
         由于機架剛性較大，因而取消了傳統擠壓機必需的底座。機架直接通過前后橫粱支承于基礎上。擠壓筒和擠壓粱的下導向由座于箱形立柱棱面上的平面導軌支承和導向。因為上、下立柱的棱面可作為導向面，所以可實現擠壓筒的四點導向。采用平面導向裝置，可方便簡捷地進行擠壓筒和擠壓粱對中調整。從而保證擠壓中心的準確性，對于控制制品的尺寸精度具有明顯的效果。 
         擠壓粱和擠壓筒的導向設在同一平面，設有上導向和側導向，導向間隙可調，為使間隙調整方便，在導向結構上裝有專用的液壓缸。在對中調整時，使用油泵給液壓缸打壓，利用油缸力支承其重量，然后松緊調整螺釘，當確定對中調整合適后，泄掉油缸壓力，鎖緊螺母，保證良好的定位精度。在導向處還設有精密傳感元件，可在調整擠壓筒或擠壓梁時以及在運行中進行對中檢測，并可將檢測結果在計算機系統上數字顯示。 
         在擠壓梁的前端設有擠壓桿快速更換裝置。該裝置采用電動機——齒形皮帶傳動齒輪旋轉90°對擠桿進行脫開和幀閉。利用液壓頂桿松動和彈簧機構對擠壓桿夾緊或松開。能快速更換，鎖緊擠壓桿。 
         擠壓簡設有快速更換裝置。擠壓筒采用鎖鏈式齒圈與擠壓筒外殼鎖緊固定。當需要更換擠壓簡時，利用電動機——鏈傳動將齒圈旋轉180°，使擠壓筒能夠脫出齒圈。為了安全快速地更換擠壓筒，在前粱下方設有兩套支托裝置，支托裝置由油缸傳動，在更換擠壓簡時，可利用擠壓桿將擠壓簡推出。前端由支托裝置支托，以便于起吊。 
         擠壓筒加熱為電阻式加熱，可對擠壓筒分三段進行加熱。通過熱電偶測溫元件，將各段的加熱溫度反饋給控制中心，PLC根據指令控制電熱元件加熱或保溫，達到最佳的加熱效果，各段加熱的溫度值在操作臺上可數顯給出，便于觀察。加熱元件為直管式電阻加熱管，從擠壓筒的兩端插入并固定。檢查、維修、更換非常方便。圖3為擠壓簡加熱裝置。 
         擠壓機還設有660×260扁擠壓筒，用于生產寬厚比較大的型材，以利于擠壓機生產寬薄型型材。 
         快速換模裝置。為保證更換擠壓模具的快速性和準確性，提高生產效率，擠壓機設有快速換模機構，快速換模采用錯移式，工作模架可作交叉換位，一職在十幾秒內即可完成模具的快速更換。 
         模后剪切裝置是在更換模具時，利用油缸力推動模后剪切墊垂直上升產生剪切力，將制品剪斷與模具分離。 
         主剪采用矩形導向缸動式。剪切導向性好。結構緊湊，在主剪上還設有液動沖擊槌，可將粘連在剪刃上的壓余打下。 
         固定擠壓墊技術，擠壓機圓筒擠壓采用脹圈式固定擠壓墊，由于將擠壓墊固定在擠壓軸上，隨擠壓軸一起前進后退，這就節省了壓余與擠壓墊片的分離工序，取消了擠壓墊片的循環系統，縮短了擠壓輔助時間，提高了生產效率。 
      2．擠壓機輔助裝置新技術 
         供錠器采用水平推入方式，供錠器推進和退出使用油缸驅動，運動平穩可靠，結構簡單，對中性好。供錠器快速推進速度可達1000mm/s，大大地縮短了輔助時間。 
         擠壓墊潤滑裝置，此裝置為適應固定擠壓墊和扁擠壓墊在擠壓生產過程中的潤滑需要而設置的。潤滑為乙炔火焰噴射器，當需要潤滑擠壓墊片時，火焰噴射器可自動打火噴射，利用乙炔燃燒時的黑煙噴滿擠壓墊片與坯錠接觸的一面，使墊片在擠壓過程中不會與鋁錠粘接在一起。一般擠壓3-5次潤滑一次。潤滑狀態的好壞直接影響固定擠壓墊片的使用壽命。固定擠壓墊片潤滑裝置采用擺動機械臂式。扁擠墊采用垂直下降、上升式。 
         液氮吹模裝置，壓機上可以設置液氮吹模裝置，將液氮從前粱端部用管子接入擠壓模具部位，對模具進行直接冷卻。這對于控制模具變形，提高型材的尺寸精度和擠壓速度均有實際意義。 
      3．液壓操縱控制系統(由西馬克一德馬格公司設計) 
         液壓控制系統采用油壓直接傳動和電液伺服控制。主系統由八組電液比例軸向柱塞泵供油。主泵采用德國力士樂(RexRoth)公司A4v泵，電液比例閥和電于控制裝置隨泵進口，并與擠壓機主控計算機聯接，實現位置閉環控制系統，使擠壓速度無級可調。 
         主系統采用大直徑的二通插裝邏輯閥集成閥塊組成，各液壓元件均為力士樂公司生產液壓件配套，主系統可完成擠壓機運行中的空程快進、擠壓、回程，擠壓簡鎖緊松開，主剪剪切，模架移動等功能。町實現充填、突破、擠壓等各種工藝動作的要求。 
         速度調節系統，速度自動調節系統是一種連續、動態的閉環調節系統。主要由速度給定，速度檢查，速度比較，調節機構和速度顯示等部份組成。 
         75MN擠壓機設有兩種擠壓工作速度調節系統。 
         一種是操作臺或上位機上進行的擠壓速度的無級設定，伺服控制變量泵的變量機構，實現擠壓速度的控制，擠壓機在擠壓過程中，其行程位置采用張緊式絕對值編碼器進行檢測，該檢測信號經高速計速器進入PLC，并由PLC內專用的擠壓速度控制軟件包實現閉環控制。通過速度—壓力—流量智能控制功能實現擠壓速度的最佳控制，同時在低速擠壓時通過對調速泵的智能自動組合功能確保擠壓的低速穩定性能。 
         另一種是模擬等溫擠壓的自動調節系統，隨著擠壓技術的不斷發展和對擠壓工藝的深入研究，人們逐漸認識到等溫擠壓是一種理想的擠壓方法。75MN擠壓機在前梁型材的出口處裝有遙測光學溫度計，經溫度計測得型材的表面溫度，并將檢測值輸入計算機，通過計算機中擠壓速度的數字模型和等溫擠壓速的變化相比較，從而自動地控制系統中伺服控制系統，改變泵的流量，形成一個閉環回路，自動地按一定規律逐漸減少擠壓速度，促使金屬在�？字械淖冃螠囟然旧媳３忠恢拢员３肿罴训暮愣ǖ臄D壓速度，獲得最大的產量與最優的質量。 

      四．擠壓機機后區設備簡介 

         機后區設備擔負擠壓制品從熱態至成品的后處理過程，是保證產品質量的又一關鍵所在。75MN擠壓機機后區采用了國際現代流行的工藝流程和先進技術，關鍵的控制元件和高強耐熱毯帶使用進口產品，使得機后區設備達到國內外先進水平。 
         機后區設備的構成：機后區由可傾斜式出料臺，水、風淬火裝置，隨動熱鋸、牽引機出料輥迫，皮帶式提升移料裝置，皮帶運輸冷床，矯直機上下料裝置，拉扭矯直機，皮帶式移動貯料臺，定尺輸送輥道，定尺冷鋸、定尺裝置，檢驗平臺等組成。 
      機后區設備新結構。 
         水冷淬火裝置，對于交通、運輸、航空航天所需的鋁型材，一般要求具有較高的強度，良好的表面質量，合理有效的淬火工藝裝置可以提高型材的機械強度。圖4所示為75MN擠壓機機后區的水冷淬火裝置示意圖。水冷淬火裝置設計為可分式結構，如圖4所示。 
         下水槽與支架連接并內置被動輥道，下水槽布置140個噴嘴，上水蓋可提升，并布置有252個噴嘴。每個噴嘴均帶有可調接頭。可將噴向調節到任意方位。上水蓋和下水槽分別用兩臺離心泵供水。泵電機可變頻調速，根據不同制品的工藝要求，可調節冷卻水流量，上蓋噴嘴與下水槽噴嘴各自分列并交錯排布，由于上蓋噴嘴距型材的距離大于下水槽，為使型材上、下表面獲得相同的噴水量，上蓋噴嘴數量大于下水槽的噴嘴數量。每列噴嘴由一個電磁比例閥控制，對不同的區域間的水量進行遠程控制并自動調節，以獲得型材比較均勻的冷卻效果。 
         隨動熱鋸：隨動熱鋸布置在水冷淬火裝置后，過渡輥道內側。根據要求可做固定鋸和隨動鋸工藝。固定鋸工藝是指在熱鋸鋸切制品時，擠壓停止，熱鋸不斷隨制品移動的鋸切。隨動鋸工藝是指牽引制品到設定長度時，熱鋸小車與擠壓制品同步移動，擠壓不停牽引機繼續牽引，而進行鋸切的工藝。 
         熱鋸裝在熱鋸小車上，小車是熱鋸縱向移動的動力裝置，有自己的專用軌道，小車由直流電機驅動，減速機齒輪齒條傳動，直流電機調速，通過計算機控制可與擠壓制品牽引機同步移動，移動行程10000mm。熱鋸鋸片旋轉由變頻電機驅動，旋轉速度可調，鋸切進給由液壓缸驅動，速度可比例調節，在熱鋸的一側裝有氣壓頭，鋸切時先由液壓缸推出，由氣缸驅動壓下壓緊制品，然后進行鋸切，鋸切完畢，壓頭提起，退回復位。在熱鋸的另一側平行布置有夾緊裝置，夾緊叉(又稱輔助牽引頭)可升降、壓緊。由液壓缸驅動可橫向移出、移入。并由氣缸驅動可夾緊制品，可上下升降。當熱鋸鋸切完畢，熱鋸隨動繼續移動，直到夾緊叉松開制品，退回復位。熱鋸返回原位。 
      牽引機：如圖6所示，牽引機為直流電機減速機驅動，夾頭小車由直流電機鋼絲繩牽引，夾頭小車在牽引機軌道上運行，夾頭采用多片指形式的，可夾持不同斷面形狀的制品，夾頭松開，夾持靠氣缸驅動。夾緊制品靠自鎖夾緊，牽引力為8000N，牽引速度最高為17m/min，返回速度最高360mm/min，夾持制品最大尺寸720×400mm。牽引機的動力裝置包括直流電機、減速機、鋼絲繩等，裝在軌道的尾部。牽引機的牽引力、牽引速度由牽引機動力裝置提供，牽引速度由裝在直流電機軸上的編碼器檢測。 
         牽引機與隨動熱鋸的隨動對接：當牽引機牽引制品運行至設定長度時，熱切鋸起動運行并做鋸切，制品鋸斷后，牽引機快速牽引一段設定距離，此時擠壓機繼續擠出制品，熱鋸夾緊裝置夾持鋸切后的制品與制品擠出速度同步運行，牽引機放下制品快速返回、減速接近以原速運行的熱鋸，并與熱鋸交接制品二次牽引制品運行。牽引機夾緊制品后，熱鋸夾緊松開，各機構復位，熱鋸返回原位，隨動對接完畢。 

      五．計算機管理控制系統——全自動擠壓生產線 

         75MN擠壓機主機的電控系統由西德西馬克—德馬格公司設計制造，機后區由我公司自行設計制造，壓機整個擠壓過程全由計算機控制�？梢詫⑸a經驗變成一種具有智能型，自學習功能的軟件程序。德馬格公司研制開發的這種計算機軟件稱“EXTRUAT”它是西馬克公司的工藝過程數據庫用語控制系統。 
      (PICOS-process for mati on & Contoi system)和計算機輔助正擠壓 
      (CADEX-Computer Aiaed Direct Extvusiion)相類似。 
      Extvndat標準供應的特點： 
      1)屏幕啟動 
      2)機器的控制通過輸入相應的產品參數。 
      3)現行工藝過程狀態的圖形顯示。 
      4)液壓裝置的圖形顯示。 
      5)輔機運動的圖形顯示。 
      6)使用一些屏幕的液壓系統圖形顯示。 
      7)所有系統報警和錯誤信息的顯示和屏幕啟動。 
      例：如圖7所示的壓機正擠壓過程中壓機數據的實時顯示。 
      此時屏幕顯示壓機在任意給定的實際狀態。工作壓力、負載、擠壓桿速度、擠壓簡溫度以及用戶要求的任意數據被直線顯示以及更新在實時基礎。 
      “CADEX”軟件需要輸入的初始數據： 
      有關擠壓機的數據： 
      最大擠壓力； 
      擠壓系統的最大工作壓力； 
      最大的擠壓速度； 
      實時的擠壓簡直徑； 
      擠壓加熱系統的功率，有效加熱長度及其徑向位置； 
      擠壓筒測溫點的徑向，軸向位置； 
      擠壓筒內襯、外套的外徑、(三層擠壓簡應輸入中襯外徑) 
      擠壓筒長度； 
      擠壓桿最大行程； 
      有關坯錠的數據： 
      實時的坯錠直徑 
      坯錠長度。 
      有關坯錠、加熱爐的數據： 
      坯錠的最低加熱溫度； 
      坯錠的最高加熱溫度； 
      加熱溫度的最大坡度； 
      加熱爐的最大產能。 
      有關牽引機的數據： 
      最大的牽引速度； 
      操作者在生產前應輸入的或需要確認的數據： 
      產品編號； 
      模具編號； 
      坯料的合金號； 
      型材的質量/kg·m； 
      擠壓的型材號。 
      CADEX自動捕獲的數據： 
      CADEX軟件中的有關系統可對實時的每一個坯錠自動捕獲下列數據，并依據輸入的其中部分進行運算： 
      爐溫； 
      錠坯溫度： 
      擠壓力 
      擠壓軸前進速度； 
      錠坯長度； 
      殘料長度； 
      擠壓筒溫度； 
      錠坯出爐到擠壓開始的輔助時間(錠坯運送與供錠時間)。 
      CADEX生產的優化程序： 
      由于CADEX軟件具有“自學習功能”，而且利用其編程時所用的數據，都是在擠壓過程中實測的，故通過CADEX能對最終產品進行仿真模擬工藝參數擠壓，并可以顯示、記錄各種參數。根據需要打印報告，據此，工廠可將最優的產品數據(如尺寸精度、表面質量等)作為“樣本”輸入擠壓機的控制系統，軟件系統具有“如法炮制”(vecipe)工藝數據庫，這樣就能使的操作者按此操作。在外部擠壓條件相同的情況下，就可以擠壓出與樣本同等的優質產品，圖8為工藝數據指令數據。 
      如果需要標準系統還可利用增加當地數據庫存升級，以便進一步修正，并進行優化運算，獲得優化的數據。這一優化數據接著將在下一個recipe由數據庫修正并被使用。 
      CADEX軟件還具有系統的報警和錯誤信息的顯示和記載功能，所有報警和錯誤信息顯示和記載功能，所有報警和錯誤信息在屏幕下方的狀態行。所有出錯的列表行以及舊信息可以用按動按鈕來顯示。 
      該軟件還可對擠壓過程中的各項參數進行監視，快速巡檢故障，并給出維修信息。 

      結束語： 

      75MN鋁材擠壓機的設計、制造和使用說明了一條先進的擠壓機生產線必須的采用新技術，上新水平。對于大型的擠壓生產線必須的應用計算機控制系統，這樣才能真正減輕勞動強度，提高生產率，獲得質量最優，產量最大的最佳的生產效果，取得最大的經濟效益。

       		
            
      
            
      
              
            
      
          
      		
      
      
      
      
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