新型玻璃钢制品液压机的设计研发.pdf

文章 编 号 1 6 7 2 01 2 1 2 0 1 0 0 6 0 0 1 8 0 3 新 型 玻 璃 钢 制 品 液 压 机 的 设 计 研 发 李 新 健 山东 力 丰 重 型 机 床 有 限 公 司 天 津 分 公 司 ， 天 津3 0 0 1 3 4 摘 要 闸板缸 动式液压机 项 目是我 国发 展成形 制造 业所 急需 的重大装备 。 文 章介绍 了这类液 压机 的结构 设计 ， 分析 了结构特 点 ， 并用 有 限元分 析 了机 身 结构 ， 用 ADAMS软件 进行 虚拟 样机研 究 ， 用信 息化技 术对 液 压 机 作 了远 程 故 障 分 析 、 诊 断 系 统 的 技 术 实验 。 该 产 品 的推 广 应 用 对 提 高 我 国玻 璃 钢 工 业 的 制 造 水 平 和 生 产 效率及提 高玻璃 钢制 品的质 量具有 重要意 义。 关键 词 机 床技 术 ； 闸板 缸动 式液压机 ； 结构设 计 ； 玻璃 钢复 合材料 加工 中 图 分 类 号 T G3 1 5 ． 4 文 献 标 识 码 B 1引 言 玻璃 钢 制 品具有 轻质 密度 是钢 的 1 ／ 4 、 高 强 、 高 模 、 耐 烧 蚀 、 防 弹 、 透 波 、 隐 身 、 无 磁 、 防腐 、 绝 热 、 绝 缘等 特点 ， 在 建筑 、 石 化 、 陆地 交通 、 船舶 、 航 空航 天 、 电 -T - 、 电 器 、 农 业 、 水 产 、 文 体 等 诸 多 领 域 已 处 于 高 新 技术 发展 的先 导地位 ，是传 统_- E业 技术结构 和 产品 结构调整 的 主要 发展方 向之一 。玻璃 钢依靠 自身的 独特 优势 ， 如 防腐 阻燃 ， 耐 污染 ， 易 清 洁 ， 利 于 环保 ， 材 料强度 高 ， 结构 轻便 ， 品种多样 等特点 成为 传统材 料 的替代 者 ， 已逐 渐为制 造业所认 识 和接受 。 同时玻 璃 钢复合 材料行业 的科技 进步 对装备业 提 出 了更 高 的 要 求 。 2闸板缸 动式液 压机 2 ． 1 闸板 缸 动 式 液 压 机 机 身 结 构 研 发 目前 ，世 界上 的玻璃钢 制品液 压机均 采用单 一 的油 压传 动形 式 ， 其 主机结 构一般 采用 四柱 式 、 组合 框架 式和整体 框架式 三种典 型结构 ，其 中滑块 压制 行 程 和 闭 合 高度 是 由 主 压 制 油 缸 的 规 格 决 定 的 。 大 型 玻 璃 钢 制 品 的 成 形 往 往 对 玻 璃 钢 制 品 液 压 机 提 出 了压 制 力 大 、 滑 块 运 动 行 程 长 的 具 体 要 求 。 由于 受 目 前制造水 平 的限制 ，使 高压大规 格长行 程 油缸 的加 工 制 造 还 受 到 一 定 的尺 寸 限 制 ， 因 此 ， 玻 璃 钢 模 压 制 形 规 格 受 到 限制 ，制 约 了 玻 璃 钢 模 压 制 品 向 方 向发 展 。 此 ， 提 高 液 压 机 滑 块 的压 制 行 程 和 开 口高 度 ， 璃 钢 制 品液 压 机 的 制 造 成 本 ， 已成 当 务 之 急 。 2 0 1 0 0 9 0 7 李新健 1 9 8 0 一 ， 男， 助工 ， 从事液压机设计制造 目前 ， 国内外 已有 一些 厂商 ， 开 发设计 了闸板缸 动式 新 型 液 压 机 。 2 ． 2闸 板 缸 动式 液 压 机 主 要 技 术 特 点 闸板缸 动式液压 机设 备主要 部件 与常规 液压机 相 同 ， 均 由主机 、 液 压控 制 系统 、 电气 控制 系统 三 大 部分组 成 。 技术 特征 的突 出点 是机身 结构 ， 闸板缸 动 式液压 机按 照主机结 构可分 为三 梁 四柱 、组合 框架 拉 杆式 、 组合框 架无 拉杆式 与整体框 架式 等 。 图 l所 示 为三梁 四柱式 液压 机 ， 下 面 以其 为例作具体 介绍 。 6 1 图 1 三梁四柱式液压机 1 ． 机架平台2 上 横梁3 ． 滑块4 ． 立柱5 ． 限程装置 6 ． 垫块起 吊装置7 ． 回程缸8 _ 垫块9 ． 主缸1 O ． 拔 模缸1 1 ． 电气控制箱l 2 ． 下横梁 2 ． 2 ． 1 液 压 机 的 组 成 1 机 身 机 身 主 要 由 上 下 横 梁 、 滑 块 、 立 柱 、 导 向 机 构 等 组 成 。采 用 缸 动 式 滑 块 结 构 ， 滑 块 装 有 导 向 部 件 ， 沿 机 身 导 向 机 构 上 下 运 动 。 主 缸 缸 体 焊 接 于 滑 块 中心 ， 主 缸 柱 塞 内置 于 滑 块 中 心 缸 体 内 ，在 柱 塞 上 方 安 装 有 若 干 个 调 整 垫 块 ， 以 调 整 不 同 行 程 范 围 内 的 闭 模 高 度 。 在 机 身 前 后 立 柱 之 间 ， 下 横 梁 上 方 布 置 有 两 个 柱 塞 式 拔 模 缸 ，拔 模 位 置 通 过 其 柱 塞 上 布 置 的 调 整 垫 块 调 整 高 度 实 现 。 当 工 件 脱 模 时 ， 脱 模 缸 将 起 到 决 定性 作用 ， 滑块 及工作 台表面 均设 有 T型槽 ， 以便模 具 安 装 。 2 倾雌 侧 缸 为 活 塞 缸 ， 起 辅 助 拔 模 和 快 速 回程 的作 用 。 3 上 梁 闸 板 机 构 上 梁 闸 板 布 置 在 上横 梁 的 下 平 面 中 心 处 ，打 开 时 ， 主缸柱 塞调 整垫块 可 沿上横 梁 中心孔 自由通 过 ， 两 个 油 缸 驱 动 闸 板 的 打 开 与 闭 合 ， 闭 合 时 ， 此 闸 板 可 遮 挡 上 横 梁 中 心 孑 L。 当 主 缸 工 作 时 ， 闸 板 关 闭 ， 主 缸 柱 塞 上 方 的 调 整 垫 块 与 闸 板 接 触 ， 主 缸 柱 塞 垫 块 通 过 闸 板 将 机 器 的 工 作 压 力 传 递 至 上 横 梁 ，来 完 成 整 个 工 艺 的 压 制 动 作 。见 图 2所 示 。 4 液 压 系 统 系 统 由 油 箱 、 泵 组 及 各 类 阀 和 其 他 液 压 元 件 等 组 成 。 油 箱 为 钢 板 焊 图 2 上梁 闸板机构 1 ． 闸板2 ． 托架3 ． 闸板 缸4 ． 撞 块 5 ． 行程开关6 ． 导轨7 ． 开关支架 接 件 。 液压 系统 中装 有管 路过 滤器 ， 油箱 内部分 为吸 油 区域 和排油 区域 ， 两 区域 之 间用滤 油 网分开 ， 以保 证 吸油 区域液 压 油的清 洁 。液压 系统 布置 在 主机 顶 部 上横 梁上 ， 主控 阀采 用插 装 阀集成块 ， 保 证 压机 运 行 的 平 稳 、 安 全 、 可 靠 。 5 电气 系 统 系 统 设 有 电气 操 纵 箱 ，电 气 控 制 箱 和 移 动 操 纵 台。 操 纵箱 上设 有各种 选择 开关 和操 作按 钮 ， 可实 现 对 压 机 的 集 中 控 制 。 电 气 操 纵 箱 内装 有 电 压 表 、 直 流 电 源 、 P L C等 工 业 微 机 及 中 问 继 电器 等 电 气 元 件 。 电 气 控 制 箱 内装 有 交 流 接 触 器 ， 热 继 电 器 ， 自耦 变 压 器 等 ， 主 要 完 成 电 机 的启 停 控 制 ， 同 时 为 了维 护 方 便 在 电 气 控 制 箱 上 装 有 有 照 明 电 路 。 移 动 操 纵 台 主 要 操 作 液压 机 的半 自动工作 ， 另 配有 紧急停 止 按钮 。 考 虑 到 压 机 工 作 的 安 全 可 靠 设 有 触 摸 屏 ，在 操 纵 面 板 上 和移 动操 纵 台都设 有 紧急停 止按 钮 ，以备 出现 紧急 情况 时 ， 操作 者处 于任 何位 置时 都能关 机 。 2 ． 2 ． 2液 压 机 的优 点 1 在规 格参 数相 同 的条件 下 ， 液 压机 电机 总功 率 低 于 传 统 液 压 机 功 率 的 5 0 ％ ； 液 压 机 所 需 泵 源 总 流 量 也 低 于 传 统 液 压 机 的 5 0 ％ ， 液 压 冲 击 小 ， 噪 声 低 ， 具 有 明 显 节 能 、 环 保 的 优 势 。 2 主 缸 的外 露 柱 塞为 模 块式 垫 块 叠 加 组合 调 整 机 构 ， 采 用 机 械 调 整 方 式 对 压 制 行 程 进 行 粗 调 整 ， 减 少 油 缸 制 造 成 本 达 5 0 ％ 。 3 快 速 下 行 柱 塞 油 缸 为 气 液 组 合 油 缸 ， 有 杆 腔 为 液 压 油 驱 动 ， 无 杆 腔 为 气 动 控 制 。 4 设 有 可 精 密 移 动 的直 线 闸 板 机 构 ， 可 承 受 满 吨 位 压 制 力 的 载 荷 。 5 拔 模 油 缸 为 短 行 程 活 塞 式 油 缸 ， 活 塞 杆 为 模 块 叠 加 组 合 结 构 。 6 其 特 殊 技 术 特 征 为 由 于 在 新 型 的 压 机 结 构 中不 但节 省充 液 阀和充 液油箱 以及 控制 阀 、 泵组 ， 而 且带 缸滑 块也 无须 与上 横梁相 连 ，带缸 滑块 中的主 缸 只需保 证压 机 的压制 行程 即可 ，～般 是 整个行 程 的 1 ／ 5。 所 以除 具 有 大 吨 位 长 行 程 大 型 油 压 直 驱 快 速 的 功 能 外 ， 该 新 型 压 机 还 具 有 ① 压 机 升 压 与 加 压 行 程 缩 短 ， 模 具 温 度 损 耗 降 低 ， 工 件 成 形 速 度 快 ， 提 高 了生 产效率 与 产 品质 量 。②结 构简 单 、 占地 面积小 、 安装 维修便 利 。 ③ 在控 制 系统方 面 ， 采 用多 级压力 和 速 度 控 制 ， 以 满 足 成 形 过 程 中 液 压 机 的 吨 位 、 速 度 、 行 程 的可调 性 和不 同规格 压制 产 品的工 艺要求 。④ 开发 了远程 异地 诊断 和服 务控 制系统 ，系统 既便 于 自行诊 断液 压机 产 品3 2 艺 动作 ，同时也 能为 产 品借 助 于 互 联 网 实 施 远 程 诊 断 服 务 。 2 ． 2 ． 3机 身有 限元分 析 在 产 品开 发设计 过 程 中 ，借 助 An s y s有 限元 分 析 软 几 何 对 有 弱 和 2． 2． 4 行 虚 改 进 a 主机机身应力 图 b 主机 机 身 变 形 图 图 3 机身有限元模 型 压 机 结 构 基 础 上 做 了 如 下 改 进 1 针 对小行程 的压制 工艺 ， 将 支撑柱 设计 成节 断式 ， 可 根 据 要 求 方 便 调 整 压 制 行 程 。 2 闸 板 设 计 有 效 弥 补 了 在 工 件 固 定 和 装 卸 方 面的缺 陷。 3 根 据 T r i z 创 新 理 论 完 成 机 体 布 局 后 ， 根 据 二 维 零 件 及 装 配 图建 立 三 维 模 型 ，导 人 MS C ADAMS 模拟机 体运行 ， 完整改 善机体 运动特性 ， 找 到最佳 的 设 计 方 案 。 2 ． 2 ． 5 用 信息化 技术改 造液压机 产 品取 得 的进 展 在 程 控 方 面 ， 我 们 在 设 计 闸 板 缸 动 式 液 压 机 时 ， 对液压 机进行 了远程 故 障分析 、诊 断 系统 的技 术实 验 ，该 系 统 利 用 现 有 的 公 共 通 讯 网 络 广 域 连 接 于 客 户 正在使 用 的液压机 上 ， 对机 器信号 进行 检测 ， 以判 断 该 机 故 障 所 在 ，并 根 据 不 同 情 况 进 行 在 线 或 离 线 修 复 。 系统采 用 既连式广 域 网络连接技 术 ， 可在 公共 通讯 网络所 通达 之地域 进行 服务 。服 务器端 可将 远 在 异地机器 运行状 况实 时监测 和调试 。系统 的维修 方 案决策 功能可 以根据 在线检 测数据 、客户 服务数 据 库 、 液压 机零 配件数据 库 、 维 修预案 数据库 为客 户 提 供 最 优 修 复 方 案 。 3总 结 大重型 闸板缸 动式玻璃 钢制 品液压 机具 有好 的 市 场 前景 ， 已大量 成功 应用 于玻 璃钢 复合 材 料 S MC 模 压工 艺 ， 其产 品技术 水平 达到 当代 国际先 进水 平 。 新 型结构 专 用 S MC液压 机 的 出现 和 发展 必 将有 力 推 动玻璃 钢 复合材料 工业 的专业化 生产 和综合 竞争 实 力 。特 别是其 绿色 、 节能 、 环 保更是 顺应 了创造 节 约 型 社 会 的 主 流 。 目前 ，我 国采 用液 压机模 压工艺 方法生 产 的玻 璃 钢制 品仅 占总产量 的 1 0 ％，而发 达 国家 为 4 0 ％， 这更 进一 步说 明我 国急需 高性 能玻璃钢 制 品液压机 装备 。 据 预测 ， “ 十一 五” 期 间大重型 玻璃钢制 品液压 机市 场需求 预计达 4 0 0台 ， 价值 2 0亿元 人 民币 。今 后 十年 ， 随着 我 国制造业 的快速发 展 ， 对 大重 型玻璃 钢制 品液压机 的需求 预计 在 6 0 0台 以上 ， 价值 3 0亿 元 。 【 参 考文献 】 [ 1 】 黄 国权 ． 有 限元法基础 及 A N S Y S应 用【 M】 ．北 京 机械 工业 出版 社 ． 2 0 0 4 3 1 1 5 6 ． [ 2 】 中小型液压机． 天津锻压机床总厂编． [ 3 ] S O L I D WO RK S 2 0 0 1 A P I 使 用 指南 ．S O L I D WO R K S公 司 出版 ， 2 0 01 De s i g n a n d De v e l o p me nt o f a Ne w Da mp e r Pl a t e Cy l i n de r M o v e me n t Hy dr a u l i c Pr e s s L I Xi n j i a n T i a n j i n B r a n c h， S h a n d o n g L i f e n g He a v y Ma c h i n e t o o l C o ． ，L t d ． ， T i a n j i n 3 0 0 1 3 4， C h i n a l i n d e r mo v e me n t h y d r a u l i c pr e s s l t met hod．The vi s ua l s a m pl e ha s a g n o s i s s y s t e m h a s be e n e x e c u t e d 1 e na t i o na l manuf ac t ur e l ev el a nd l e q u a l i t y o f s l a s s f i b e r r e i n f o r c e d de s i g n； Pr o ces s of gl as s f i ber