淺析YP100MN陶瓷壓磚機工藝的技術難點

范新暉　周子松　朱華

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

關鍵詞：YP100MN陶瓷壓磚機；薄板；工藝；技術

1 背景

早在2012年意大利博洛尼亞陶瓷衛浴展上，歐洲陶瓷強國意大利薩克米集團和西斯特姆公司都已經推出了3萬噸級壓機，并且歐洲多家陶企已經使用。這也讓“大”風席卷了2012年的博洛尼亞陶瓷及衛浴展。而在2013年，中國國際陶瓷工業技術與產品展覽會上，西斯特姆公司展示了3萬噸級壓機壓制的薄板產品，歐洲陶瓷企業能生產出規格為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研發的3萬噸級壓機。然而，國內目前還沒有哪家企業生產這種超大規格磚的成形設備。在陶瓷磚壓制成形裝備領域，國內生產的最大噸位陶瓷壓磚機是科達機電的KD7800W，其最大壓制的磚坯規格是1200 mm×1800 mm，恒力泰最大噸位陶瓷壓磚機是YP7500L，最大壓制的磚坯規格與科達機電相同。不論是從壓制力還是從超大型磚坯規格來說，都與歐洲陶瓷強國有著較大的差距。

隨著歐洲陶瓷強國推出的萬噸級壓機，以及國外大規格瓷磚流行的風潮，超大規格磚已成為國際陶瓷磚高端市場的熱點。博洛尼亞陶瓷衛浴展和廣州陶瓷工業展則讓更多中國陶業人士近距離感受到大噸位壓機及其產品給行業帶來的沖擊。國內陶瓷噴墨技術的成熟，讓超大規格磚的裝飾效果有了革新性的進步，變得豐富多彩、精致細膩，深受消費者的青睞，國內瓷磚市場因此也呈現出規格越來越大的發展趨勢。同時，國家不斷推進瓷磚減薄的工作進程，通過媒體輿論、產業政策等方面，引導行業企業共同開展瓷磚減薄工作，更是有利于超大噸位陶瓷壓磚機的市場前景發展。

2 YP100MN技術參數及結構

2.1 YP100MN技術參數

（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） 空循環次數可達15次/min；

（13） 工作周期中加壓次數2～5次；

（14） 主電機功率220 kW；

（15） 主機重量298.8 T。

2.2 YP100MN主機的結構

YP100MN型陶瓷壓磚機的主機是采用可拆分式預應力鋼絲纏繞結構機架，活塞動式主缸結構，新型板式頂出器。YP100MN型陶瓷壓磚機樣機及結構示意圖如如1所示。

由圖1可知，主機機架由兩件獨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成整體式機架，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整體安裝于機架上圓梁的底面，主缸采用活塞動結構，即油缸通過掛圈、長螺栓與過渡法蘭連接成一體。而過渡法蘭又與機架的上圓梁固定在一起，陶瓷壓磚機工作時活塞驅動活動橫梁8，沿導向桿9上、下往復運動完成壓制動作，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則安裝于機架下圓梁的上平面上，并構成陶瓷壓磚機的工作臺面。支腳11用于安裝固定拼裝后的整體機架，并支承陶瓷壓磚機的整機重量。

3 YP100MN壓機的工藝技術難點

3.1 大型鑄鋼件的設計及制造

鑄鋼是鑄造業的重要組成部分，許多重要機械的殼體和機架均采用鑄鋼件。在國外，大中型鑄鋼件的生產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量水平提高不大，與國際先進水平有較大差距，它大大地削弱了我國大型機電產品在國際市場上的競爭力。在陶瓷壓磚機領域，與國外大型鑄鋼件相比國內鑄鋼件內部疏松缺陷多，嚴重影響了壓磚機大件的強度及抗疲勞性能（國外采用壓力鑄造，鑄件致密質量好）。

在大型鑄鋼件中冒口面往往最容易出現疏松、砂孔、氣孔等缺陷，為此在陶瓷壓磚機大件的設計上應顧慮到整機運行時所帶來的影響，進行科學的應力分析，并設計出合理的架構。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，采用嚴謹的補焊、退火等工藝對其氣孔等缺陷就行補救。

3.2 大型鑄鋼件加工工藝

現今適時推出的YP100MN陶瓷壓磚機將成為目前國產陶機之最，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控重型機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到±0.03～±0.05㎜，這對其機械加工工藝的設計是一個高難度的挑戰，需要嚴謹的設計、安排，以及對特殊加工部位孔徑、平面的裝夾工藝進行特殊設計。

3.3 整機裝配

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

3.4 伺服控制系統

在陶瓷生產現場中，陶瓷壓磚機的工作環境非常惡劣，不但連續性工作時間長而且現場粉塵大，振動沖擊也大。早期國產陶瓷壓磚機一直采用PLC控制系統，主要是因為PLC對惡劣環境的適應能力強，抗干擾能力好，可靠性高。但隨著市場上對大規格磚需求提升，陶瓷壓磚機壓制力的升級、壓制頻率的提高，以及對大規格陶瓷薄板的生產需求，傳統的PLC控制系統其硬件數據處理速度和能力、控制方法等方面受到較多的限制，在處理流量、速度、位置等大量實時模擬信號方面，已經逐漸難于達到更高的控制要求，不能滿足產品的精度和快速性的要求了。

而YP100MN陶瓷壓磚機重達45 T的運動部件要在1 s內完成起步、加速、減速、制動、定位等過程，這就更需要一個以工控機為主、結合專用數字控制器實現精準、精密的控制系統，這樣才能精確控制龐大質量的運動部件。通過借助于工控機運算速度快的能力，由工控機來完成一些復雜的數據處理和運算，實現復雜邏輯控制和高級運動控制之間的無縫連接，從而提高陶瓷壓磚機控制系統的反應速度和控制精度。

4 結語

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

YP100MN陶瓷壓磚機是我國建陶行業發展的需要，它的問世讓中國陶瓷企業生產超大規格薄板成為了可能，讓我們獲得了超大噸位陶瓷壓磚機的定價主動權，有效地打破了國外陶瓷機械企業欲對我國超大噸位陶瓷壓磚機市場的壟斷，推動了我國陶瓷機械行業的科技進步，提升了建筑陶瓷生產裝備的整體水平。同時，在增強國際競爭力，擴大國際陶瓷壓磚機市場的影響，具有重大而深遠的意義。

參考文獻

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