大型精密数控平板硫化液压机关键技术研究.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 O l 3年 第 O 8期 大型精密数控平板硫化液压机关键技术研究 严建文 1 , 3刘家旭 ， 翟 华 。 ， 周志江 ， 石建伟 ， 王玉山 1 , 3 1 ． 合肥合锻机床股份有限公司 ， 安徽 合肥2 3 0 6 0 1 ； 2 ． 济南铸造锻压机械研究所有限公司 ， 山东 济南 2 5 0 0 2 2 ； 3 ． 合肥工业大学 机械与汽车工程学院． 安徽 合肥2 3 0 0 0 9 摘要 针对大型舰船靠岸缓冲减振装 置所需特种橡胶护舷的生产 。 设计了大型精密数控平板硫化液压机 ， 提出了 3 0 0 0 0 k N大 型平板硫 化液压机结 构设计 与制造技术 ． 开发了专用数控系统和 比例伺服液压系统 ． 硫化 时间可 以设定在 5 s以内 ． 平板压力大于 9 M P a ， 研发 了 相应的节能液压装置， 解决精密温控加热难题， 硫化温度设定值精确到 l o C． 开发了新型移动台驱动装置提高大型特殊用途橡胶制品的 生产效率 ， 可实现高温 、 高压下长时间专门橡胶硫化工艺 ， 保证橡胶护舷耐久性质量 ， 满足专用橡 胶制 品长时间高温精密保压硫化工艺 。 关键词 液压机 ； 数控 硫化 中图分类号 T H1 3 7 ； T H8 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 8 0 0 3 6 0 3 L a r g e S c a l e P r e c i s e NC Pl a t e Vu l c a n i z a t i o n Hyd r a u hc Pr e s s Ke y Te c h no l o g y Y AN J i a n - w e n 1 3 , L I U J i - x u 2 Z H AI Hu a 3 ， Z HOU Z h i - j i a n g J ， S HI J i a n - w e i ， W AN G Y u - s h a n 1 ． He f e i Me t a l f o r mi n g Ma c h i n e T o o l C o ． ，L t d ． ，H e f e i 2 3 0 6 0 1 ， C h i n a ； 2 ． J i n a n F o u n d r y a n d Me t a l f o r mi n g Ma c h i n e r y Re s e a r c h I n s t i t u t e C o ． ， L t d ． ， J i n a n 2 5 0 0 2 2， Ch i n a； 3 ． T h e s c h o o l o f Me c h a n i c a l a n d A u t o m o b i l e E n g i n e e r ， H e f e i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， He f e i 2 3 0 0 0 9 ， C h i n a Ab s t r a c t F o r t h e ma n u f a c t u r e r e q u i r e me n t o f r u b b e r s i d e i n l a r g e s c ale s h i p a n d n a v a l v e s s e l b u ff e r e q u i p me n t ，l a r g e s c a l e p r e c i s e NC p l a t e v u l c a n i z a t i o n h y d r a u l i c p r e s s h a d b e e n d e s i g n e d ．T h e p r e s s s t r u c t u r e d e s i g n a n d t h e p r o p o s a l s e v e r h y d r a u l i c s y s t e m a n d s p e c i a l NC s y s t e m h a d b e e n d e v e l o p e d ，t h e v u l c a n i z a t i o n t i m e c a n b e s e t i n 5 s ，a n d t h e p l a t e p r e s s c a n b e a d j u s t e d l a r g e r t h a n 9 MP a ，t h e e n e r g y s a v i n g e q u i p me n t h a d b e e n r e s e a r c h e d ，t h e p r e c i s e t e m p e r a t u r e c o n t r o l p r o b l e m h a d b e e n s o l v e d a n d t h e t e mp e r a t u r e c a n b e a d j u s t e d i n 1 ℃ ． t h e n e w mo v a b l e d r i v e n e q u i p me n t c a n b e u s e d t o i mp r o v e t h e ma n u f a c t u r e e ff i c i e n t t o me e t t h e l o n g t i me rub b e r v u l c a n i z a t i o n t e c h n o l o gy i n h i g h t e mp e r a t u r e a n d p r e s s u r e ， a n d c a n e n s u r e t h e r e l i a b i l i t y a n d q u a l i t i e s o f b u f f e r rub b e r s i d e ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c p r e s s ； n u me r i c a l c o u t r o l ； v u l c a n i z a t i o n 0 引言 大型精密数控平板硫化液压机用于大型特殊用途 的橡胶制品的成 型及硫化工艺 ．是橡胶成形领域 中大 型重要装备 ， 可 以实现高温 、 高压下长时间专门橡胶硫 化工艺 。 保证橡胶护舷耐久性质量 ． 满足大型舰船靠岸 缓 冲减振装置所需特种橡胶护舷的生产 针对特殊用途专用橡胶制 品长时间高温保压硫化 工艺 ．大型精密数控平板硫化液压机在设计中需要综 合采用机械 、 检测和计算机控制等理论和方法 。 研制 国 内载荷 最大的 3 0 O 0 0 k N平板硫化液压机结构设计与 制造技术 。开发专用数控系统 ．实现超长时间保压技 基金项 目 数控成形 冲压 装备产业技 术创新 战略联盟 、 国家重 大科技 专 项 资助 2 0 1 1 Z X 0 4 0 0 1 0 2 1 收稿 日期 2 0 1 3 0 2 2 0 作者简 介 严建3 c 1 9 6 7 一 ， 男， 安徽 郎溪人 ， 工程 师 ， 本科 ， 研究方 向为液 压 机设计 36 术 。硫化时平板压力 I9 MP a 。研发相应 的节能液压装 置 ， 解决精密温控加热难题 ． 硫化温度设定值精确到 l ℃．开发新型移动台驱动装置提高大型特殊用途橡胶 制 品的生产效率 1 大型高精密数控平板硫化液压机 橡胶制 品的硫化成 型， 分为平板硫化机模压成型 、 注射成型 、 连续硫化及硫化罐硫化等多种形式 ， 但是 目 前使用最 多的仍然是平板硫化机硫化[ 1 - -4 ] ． 胶 料在模具 内加压成型 ， 并在压力下进行硫化。大型特殊用途橡胶 制品必须经过高温高压成形硫化 ．才能获得符合技术 性能要求的硫化胶 ．其结构和机械性能远远高于其他 加工方法所得制件 的机械性能 ．是大型特殊用途橡胶 制品生产 的主要工艺 ．主要服务于大型舰船靠岸缓冲 减振装置所需特种橡胶护舷生产 ．相应 的大型高精密 数控平板硫化液压机属于国防建设 中的重大装备。 大型高精密数控平板硫化液压机以大型特殊用途 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ， N0 ． 0 8 ． 2 01 3 橡胶制品高精 、 高效生产为 目标 。 研究大型特殊用途橡 胶制 品工艺 ．开发大 型高精密数控平板硫化液压机关 键设备 ， 要求具有速度快 、 导向精确 、 保压时间长 、 行程 控制精度高 、 温度控制精确等性能 ， 同时还需满足大型 特殊用途橡胶制品加工成形工艺 、 绿色环保 、 便于工人 操作 的、 适应多种不同模具加工工艺要求 、 生产效率高 等功能 。 需要重点研究 以下 问题 1 研究大型特殊用 途橡胶制品硫化成形 中长时 间高温 、 高压对液压 机变形影响机理 。 运用计算机辅助 设计 、 计算机辅助分 析等相关技术 。 对液压机应力场和 应变场进行分析 2 解决硫化中长时间保压 问题 ． 采用 比例伺 服控 制技术 ， 实现保压和节能 ； 3 研 发精密 温度控制 系统 ， 保 证 温度控制 精度 为 1 ℃。 2 大型高精密数控平板硫化液压机关键 技术 2 ． 1 三梁 四柱下顶式主机设计 大型高精密数控平板硫化液压机配备有三梁四柱下 顶式机身[5 - 6 ] ， 采用浮动式移动工作台装置． 移动工作台可 随滑块上下移动． 更换模具时 ． 移动工作台又可移出到机 身之外， 非常方便用户的换模工作。具体简图见图 1 。 图 1 大 型 精 密 数 控 平 板 硫 化 液 压 机 布 置 图 2 ． 2温 度精 密 控 制的 多通 道 平面 蒸汽 加 热 系统 平板硫化机平板温度的控制质量是衡量其优劣的 一 个重要标志 国内平板硫化机温度的控制多采用电 动 Ⅱ型或 电动 Ⅲ型模拟调节器 ．也有采用新近开发的 智能化数字调节仪 。随着计算机工业的迅速发展 ， 在橡 胶机械上的应用也 日益广泛 ．从而使橡胶制 品加工 自 动化上 了一个新 台阶．国外许多设备已采用 了计算机 控制技术 。由于该项技术和军工领域紧密联 系， 难 以从 国外进 口． 核心设备和技术资料对我国保密 。 大型高精密数控平板硫化液压机采用 图像检测系 统实现在线检测功能 。 如图 2所示 ． 结合多通道加热装 置 ， 以多通道平行 的加热方式 ， 达到加热均匀性和一致 性 。 以便于超大整体工件硫化成形工艺的顺利完成 ． 也 便于实时修正 以满足预期要求。 ； 控制单元 图 2温 度 控 制 系统 采用整定 P I D参数 ， 根据温度控制工艺规律 ． 不 同 调节对象 的特征 。 由优选法 ． 先 固定积分 时间和微分时 间 ， 通 过优选法将 比例参数 固定 ． 然后经过闭环试验 ， 确定 另外两个参数值 。使控制器的特性与被控过程 的 特性得到 良好 的匹配。从而使被控 系统 的运行特性满 足所期望的 目标 ． 解决精密温控加热难题 ． 硫化温度精 确控 制 到 1 ℃ 2 ． 3开发 出 专用 比例 流量 、 比例压 力 、 长 时 间保 压 的 复 合液压伺服控制系统 如图 3所示 ． 由于大型特殊用途橡胶制品硫化过程 要求压制速度慢 。 主机结构 又是下顶式结构 。 速度控制 比较难 ． 同时压机需要长时间保压 ． 保压时间最长可达 3 0 h左右 ． 所以采用进 口比例泵及调速 阀相结合 。 阀块 原理简单 。 控制有效。 采用电子液压一体化控制技术 ， 研 发 的专用 比例流量和比例压力复合液压伺服控制系统 同时具有 比例调压、 比例调速等功能 。 比例调速能满足 用户对工艺进程的要求。 比例调压能满足制品在压制硫 化过程 中． 不 同硫化温度阶段对压机压力按预定 曲线实 现的要求。为实现节能保压 。 实时给出适度液体流量维 持液压系统最小泄漏 ． 避免了大泵频繁开启 。 图 3双 比例 泵 供 油 系统 采用 S D C 3 5调节器 与可编程序 P L C双 向通讯 的 控制方案 。 P L C作为主控系统 ． 通过 S D C 3 5调节器显示 和再次控制 ．形成大型高精密数控平板硫化液压机专 用数控系统 ． 以提高控制精度 。系统还具有运行各参数 屏幕显示系统 和设备故障诊断系统 ．配备有远程诊断 及调试功能 。 便于主机维护。 3 7 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0l 3年 第 0 8期 冲击式气扳机拧紧扭矩测量不确定度研究 惠伟安 ， 柳孝松 ， 路 波 ， 郑智剑 1 ． 国家气动产品质量监督检验中心 ， 浙江 奉化3 1 5 5 0 0 ； 2 ． 奉化市质量技术监督检i 贝 0 中心 ， 浙江 奉化3 1 5 5 0 0 摘 要 该 文主要研究冲击式气扳机拧 紧扭矩测 量结果 的不确定 度评 定 ， 按 照标 准 J B ／ T 8 4 1 1 - 2 0 0 6 冲击式气扳 机 和 G B F F 5 6 2 1 - 2 0 0 8 凿岩机械与气动工具性能试验方法 要求 ， 结合新 型冲击 累积扭矩测量设备 ， 对动态 冲击扭矩测量结果进行不确定度评定 ， 验证 了该 设 备扭矩测量的精度 ， 同时为冲击式气扳机扭矩测量结果不确定度评定提供参考 。 关键词 冲击式气扳机 ； 拧紧扭矩 ； 不确定度 中图分类号 T H1 3 8 ． 5 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 3 0 8 0 0 3 8 0 3 S t u d y o f t h e Ti g h t e n i n g To r q u e M e a s u r e me n t Un c e r t a i n t y f o r P ne u ma t i c I mpa c t W r e n c h HU ／ We i - a n ， L I U X i a o - s o n g 2 ， L U B o ， Z H E N G Z h i - j i a n 1 ． N a t i o n a l Q u a l i t y S u p e r v i s i o n a n d I n s p e c t i o n C e n t e r o f P n e u ma t i c P r o d u c t s ， F e n g h u a 3 1 5 5 0 0， C h i n a ； 2 ． Q u a l i t y a n d T e c h n i c a l S u p e rvi s i o n a n d I n s p e c t i o n C e n t e r o f F e n g h u a ， F e n g h u a 3 1 5 5 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r s t u d i e s t h e p n e u ma t i c i mp a c t w r e n c h t i g h t e n i n g t o r q u e me a s u r e me n t r e s u l t s u n c e r t a i n t y e v a l u a t i o n ， a c c o r d i n g t o t h e s t a n d a r d J B F F 8 41 1 - 2 0 0 6 ” P n e u ma t i c i mp a c t w r e n c h e s ” a n d GB ／ T5 6 2 1 2 0 0 8 ” Te s t me t h o d s o f p e r f o r ma n c e f o r r o c k d ri l l i n g ma c h i n e s a n d p n e u ma t i c t o o l s ” r e q u i r e me n t ， c o mb i n e d w i t h t h e n e w i mp a c t c u mu l a t i v e t o r q u e me a s u ri n g d e v i c e ， t h e d y n a mi c i mp a c t t o r q u e me a s u r e me n t r e s u l t u n c e r t a i n t y e v a l u a t i o n ， t o v e ri f y t h e a c c u r a c y o f the t o r q u e me a s u r e me n t o f t h e d e v i c e ， a s w e l l a s t h e p n e u ma t i c i mp a c t wr e n c h t o r q u e me a s u r e me n t u n c e rt a i n t y a s s e s s me n t t o p r o v i d e a r e f e r e n c e ． Ke y wo r d s i mp a c t p n e u ma t i c w r e n c h； t i g h t e n i n g t o r q u e ； u n c e r t a i n t y O 引言 冲击式气扳机是机械制造业 中广泛使用的重要装 配工具 ， 用于螺纹连接的拧紧和松开。随着市场经济 的 进一步发展 ．对机械装备的质量提出了越来越高 的要 收稿 日期 2 0 1 3 0 2 0 8 作者简介 惠伟安 1 9 8 2 一 ， 男， 陕西富平人 ， 工程师 ， 硕士研究生 ， 主要研究 方向为气动产品测试技术及标准的研究。 求 ， 而在机械装备的装配工作中 ． 螺纹连接副的装配质 量在很大程度上影响着整机 的质量 所 以． 作为螺纹连 接副的装 配工具 ．冲击式气扳机 的主要性能参数 拧 紧扭矩就成为 了影响螺纹装配质量 的关键 因素 ． 所 以， 应在产品出厂前对拧紧性能进行检验 ， 或 由第三方 的公正质检机构进行型式检验 由于冲击式气扳机输 出的是动态扭矩 ．所 以拧紧 3 结论 通过采用三梁四柱下顶式主机结构 、温度精密控 制的多通道平面蒸汽加热系统 、 专用 比例流量 、 比例压 力 、 长时间保压的复合液压伺服控制系统 ． 实现了大型 高精 密数控平板硫化液压机具有长时间保压 、导向精 确 、 温度、 压力 、 行程控制精度高等功能 ． 研制出国内载 荷最大 3 0 0 0 0 k N平板硫化液压机 ．硫化 时平板压力≥ 9 MP a ．解决精密温控加热难题 ．硫化温度设定值精确 到 1 ℃．能满 足大型特殊用途橡胶制 品成形复杂加工 成形工艺 、 绿色环保 、 便于工人操作 、 适应多种不 同模 具加工工艺要求 、 生产效率高等要求 ． 已成功应用在青 岛特瑞堡工程系统有限公司大型舰船靠岸缓冲减振装 3 8 置生产 中， 并可直接推广应用于大型工程汽车轮胎 、 大 型救生橡胶垫等汽车 、 飞机的橡胶制 品加工生产 中。 参 考 文 献 【 1 】 白好 胜． 平 板硫化机 的最新 进展[ J ] ． 世 界橡胶工 业， 2 0 0 6 ， 1 1 ． 【 2 】 翟恒 芬． 韩 国橡胶平板硫 化机 性能及应 用[ J ] ． 特种橡 胶制 品， 1 9 9 9 ， 2 0 8 5 1 - 5 6 ． 【 3 】 程源． 国内外橡胶机械现状与展望[ J ] ． 橡胶工业， 2 0 0 4 ， 7 ． [ 4 ] 田永林， 王成， 刘 晓光． 平 板硫化机 温控系统 常见问题分 析【 J 1 ． 橡胶技术与装备． 1 9 9 9 ． 2 4 1 3 4 3 5 ． [ 5 】 黄颜锋， 董林福， 王琳琳． 新型平板 连续硫化机 的设计[ J 】 ． 橡胶 工业，2 0 0 9 ， 5 5 1 5 3 5 5 ． 【 6 】 蒋志刚． 平板硫化机硫化参数控制 系统 自动化 【 J 1 ． 橡胶技术 与 装备， 1 9 9 9 ， 2 5 1 3 4 3 5 ．