铝挤压机（共6篇）
铝挤压机 篇1
摘要：介绍了正向铝挤压机剪刀片的润滑工况, 对剪刀片润滑系统中润滑剂进行选择, 研究了喷射阀的喷射特性以便喷射阀的选型和合理正确使用, 通过计算对润滑罐容积的确定, 最终设计出一套剪刀片自动润滑系统, 并对其使用进行了说明。
关键词：剪刀片润滑,润滑剂,喷射阀,润滑罐
在铝挤压生产过程中, 对于正向挤压而言, 挤压结束后剪切残余是挤压机在每个工作周期必须进行的动作[1], 没有自动润滑的剪刀片剪切完毕后靠人工涂抹润滑剂润滑, 剪刀片区域温度很高, 工人工作环境恶劣, 且人工涂抹存在不均匀性或润滑剂的滴漏, 对制品和模具造成污染, 没有良好润滑的剪刀片在剪切后存在粘铝现象, 处理黏铝会影响生产效率[2,3]。这套润滑系统就是为解决该生产问题进行设计的, 可以降低工人劳动强度, 提高设备自动化水平, 从而提高生产效率。
1 润滑剂的选择
1.1 对剪刀片润滑介质的要求
在挤压生产过程中对剪刀片润滑介质有如下几点要求:挥发点低, 在100~250℃时, 稀释剂能很快地挥发掉, 在下一根铸锭挤压完成前能形成隔离膜;对模具不产生腐蚀作用, 不影响模具的使用寿命;对环境境污染尽可能小, 即无味、不分解有害气体;性能稳定, 在空气中不易挥发, 保存期内不沉淀、不分解, 对润滑喷头不污染、不堵塞。
1.2 选择压铸脱模剂作为剪刀片润滑的原因
压铸用脱模剂是为液态金属成型加工面设计具有润滑效果的耐热涂料。脱模剂按其性能特点可以分为油基脱模剂、水基脱模剂和粉末脱模剂。水基压铸脱模剂具有脱模性好、冷却效果强、无污染、铸件表面光洁、少气孔、有利于自动化操作等优点, 应用较为广泛[4]。它在高温模具钢表面喷涂后会形成厚度只有微米级的薄膜[5], 起到润滑效果。
总之, 使用水基压铸脱模剂作为铝挤压设备上剪刀片润滑使用的润滑介质, 既满足了很好地隔离压余与剪刀片及模具的特点, 同时化学性质稳定, 易于采用气动控制, 形成致密的保护膜能够优化模具使用工况, 对制品质量无影响, 而且对环境污染小。压铸脱模剂已经被广泛的应用于装备制造业尤其是压铸成型行业中, 其原料来源丰富, 价格低廉。所以水基压铸脱模剂作为铝挤压机剪刀片的润滑介质是不二的选择。
2 喷射阀的选择和使用
该润滑系统是通过喷射阀把压缩空气和润滑剂汇合到一起喷到剪刀片的刀背上, 为合理、正确地选择喷射阀, 需要研究其喷射特性。喷射阀工作压力在0.1 MPa, 润滑介质的黏度为120 mm2/s, 空气阀的开口度为1/4圈时喷射距离与喷射面积的关系, 见图1。
喷射阀的选择主要依据需要喷射面的大小, 及压余的大小来选择, 喷射阀的喷射介质以及气体压力对喷射阀的喷射面积没有显著的增大, 在选择时也应考虑喷嘴安装面到剪刀片的空间距离综合考虑, 最终确定喷射阀的型号和数量。
3 润滑罐容积的确定
剪刀片润滑系统的润滑介质的添加基于设备维护的周检, 即每周添加润滑剂1次, 所以需计算设备每周的使用量, 然后合理的确定润滑罐的大小。
首先计算喷射阀的流量, 喷射阀阀口的开口为d1 mm×0.5 mm的薄壁小孔, 经过喷射阀的流量为
式中:Cd为流量系数, Cd=0.61;A0为小孔截面积;Δp为压差, 取4 bar。
由以上公式可以算出喷射阀的流量为
每次喷涂时间1 s, 也可根据现场实际情况微调。即一个喷头每次喷出流量约为13.55 m L。
以东北某铝材厂一台75 MN单动铝挤压机生产情况为例, 该台设备平均每周的挤压铸锭数量约为450根, 挤压筒直径为d460 mm, 即压余直径为d460 mm, 剪切压余的剪刀片宽度为690 mm, 综合考虑选用2个喷射阀, 所以每周润滑剂的实际用量为12.2 L。所以对于该台设备所配套的润滑系统, 润滑罐的容量为12 L即可。但在生产过程中, 由于制品、材料等工艺参数的影响, 可以根据实际情况, 及时观察润滑罐内润滑剂的存量及时补充。
4 润滑系统原理的确定及使用说明
目前, 润滑系统主要由润滑灌、控制阀、喷射阀和管路4个部分组成。润滑液在封闭的润滑罐内被压缩空气压至喷射阀口, 在电磁水阀和电磁气阀同时打开的情况下润滑液通过喷射阀喷至剪刀片的刀背上, 在挤压循环中干燥, 形成致密的隔离膜, 达到剪刀片润滑的效果。
润滑罐带有手动球阀和自制液位计, 手动球阀是压铸脱模剂的注入口, 液位计可以观察液位, 以便及时加润滑液。
控制阀组主要有电磁水阀、电磁气阀, 电磁水阀控制润滑液的开关, 电磁气阀控制气体的开关, 还有一个电磁气阀是联通润滑剂和气路的开关。在喷涂完成后吹扫管道中残留的润滑液, 防止在挤压过程中润滑液滴到模具上进入制品表面, 影响制品和模具。所以电磁气阀的安装位置应该在管路的最高处或最高处的前端, 保证润滑液吹扫干净。
喷射阀阀口处有可调节喷涂面积和喷涂密度的旋钮, 保证喷射到剪刀片上的润滑液均匀。
润滑系统的管路主要使用小通径无缝钢管, 为确保系统性能和工作的可靠性, 在安装之前, 应对所有元件及各阀门严格的检查和清洗 (见图2) 。
5 结论
铝挤压机剪刀片自动润滑系统提高了设备自动化生产运行的可靠性, 在挤压机使用厂家中该润滑系统可以广泛应用在正向挤压的剪切压余装置中, 从而降低设备的故障率, 提高生产效率。
参考文献
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铝挤压机 篇2
双动铝挤压机作为一种重型机械设备, 一般用来挤压无缝管。单动挤压机挤压时是挤压杆前进,通过挤压杆把铝棒压向模具,从而成形。双动挤压机则是在针随挤压杆前进到达工进位置时, 杆内的穿孔针不继续前进而是在铝棒中间打成空洞, 穿孔针到达模具位置,模具和针会合成一个管型模具,再通过挤压杆挤压把铝棒从模具和穿孔针的缝里挤出,从而制成无缝型材。 用单动挤压机挤出的圆管是有缝的。而双动挤压成形时的纤维组织没有被破坏,管的强度明显提高。
合格的无缝管材要求管壁厚度精度高, 内壁表面质量好, 因此生产无缝管材对设备定针系统要求极高[1],即对设备固定穿孔针的控制精度要求极高,所以挤压机的定针控制系统具有响应快、 精度高及自动化程度高等特点。
本文主要介绍一种基于液压定针方式的液压系统设计,把穿孔针尖固定在挤压模具前端,并从控制角度, 结合工程实践, 设计液压定针的自动控制系统。 55MN双动铝挤压机穿孔系统结构如图1 所示,采用先进的中心机械定针系统, 允许穿孔针和挤压杆之间无应力地相对移动。 穿孔针定位采用液压方式。此结构适用于管材挤压的随针工艺和定针工艺,可方便调整穿孔针的精度。
1双动铝挤压机工艺流程
自动启动开始后, 供锭器将加热好的铝锭送到挤压杆与挤压筒中间,挤压杆前进,供锭器返回,开始镦粗时穿孔针从空心挤压垫中穿过到达定针带,挤压筒始终在锁紧位置,挤压杆将空心锭镦粗定位,同时穿孔缸前后腔同时加压,开始液压定针,挤压循环开始。 如图2 所示为压机工作流程简图。
2电气自动控制系统构成
双动铝挤压机的电气控制系统由上位工业控制计算机(IPC)和可编程序控制器(PLC)两级控制构成。 PLC对铝挤压机及其辅助设备动作进行逻辑控制,IPC实现铝挤压机设备的参数设置、人机对话操作和故障检测显示。通过计算机和PLC系统的协调工作,实现对挤压机工作过程的在线智能管理和控制。
系统PLC采用德国西门子SIMATIC S7-400 系列产品,软件为STEP7 模块化编程。 网络由一个主站、六个分布式从站和PROFIBUS DP网线构成,如图3 所示。
2.1主站
主站以S7-400 系列产品为核心, 包括电源模板、中央处理单元和基板。 CPU为S7-412-2DP,程序存储容量大,运算速度高,适用于大量编程和高速指令处理的大系统。
2.2分布式从站
分布式从站按照就近原则同电气元件及电磁阀、按钮、接近开关、压力继电器、压力传感器、温度传感器、编码器、比例阀控制阀连接,过程信号就近即被转换或处理,降低了布线缆线的成本,减少了查线维护的工作量。主站和从站经过总线系统的通讯,通过可编程控制器的程序存取。满足挤压机的位置、压力、速度以及各主、辅助机构动作的可靠控制和安全联锁。
3控制程序设计
双动铝挤压机中液压定针控制系统的主要特点是响应速度快和定针精度高,为了满足要求,必须采取相应的控制策略。
挤压时流动的金属与模具之间存在着接触摩擦力, 其中挤压筒上的摩擦力对金属流动的影响尤其大。 当挤压筒内壁上的摩擦力很小时,变形区范围小且集中在模孔附近,金属流动比较均匀。 而当摩擦力很大时,变形区压缩锥和死区的高度增大, 金属流动则很不均匀,产生很大的附加应力,这是造成金属制品扭拧、弯曲等缺陷的主要原因。 铝合金型材高温挤压时, 由于工件与模具具有十分强烈的粘结作用, 会产生很大的接触摩擦力, 此应力近似相当于金属的剪切屈服强度, 使工件的表面层和中心层之间剪切变形量产生很大的差异, 从而加剧了金属流动的不均匀性, 所以铝合金挤压要调整金属的流速, 以便得到较为均匀的流速[2,3]。
液压定针时, 穿孔针从空心挤压垫中穿垫,到达定针带,挤压杆开始挤压,穿孔缸前后腔同时加压,保持定针状态。 穿孔针相对于挤压杆按相同的速度反方向移动,而绝对位置则在挤压模具前端固定保持不变[4]。
3.1编程要求
由工艺要求和控制特性知:
( 1) 液压定针时,穿孔针相对于挤压杆按相同的速度反方向移动,而绝对位置保持不变。在实际的挤压过程中,由于挤压筒温度、铸锭温度及材质和变形率的不同, 导致挤压时流动金属与针之间的摩擦力是会变化的, 这种变化会影响穿孔针相对于挤压杆的返回速度, 从而使针在模具中的绝对位置发生变化,这样就需要对液压定针进行位置控制,以保证±1mm的控制精度。 当针尖实际位置距离给定位置2mm以内,则启动定针位置控制器。
( 2) 压力控制。 穿孔针到达定针带,穿孔缸前后腔开始同时加压,以保持定针的状态。当压力传感器检测到穿孔缸前后腔压力差大于设定值时, 开始按0.2mm/s的速度降低挤压速度,从而降低金属的流速造成的摩擦力对液压定针力的影响, 有效控制定针位置。
3.2程序设计
采用拉线式绝对值光电编码器, 分别对挤压杆和穿孔针的位置进行检测, 检测到的SSI位置信号通过西门子的SM338 模块采集到CPU。
计算穿孔针针尖在模具中的实际位置:
针尖在模具中的实际位置=挤压杆位置-穿孔针位置
针尖在模具中的定针给定位置通过上位机设定,是正数。 当针尖实际位置距离给定位置2mm以内,则启动定针位置控制器FC36。 定针位置控制器中调用PI控制器,如图4 所示,再减去穿孔缸前腔的实际压力值, 得到定针比例换向阀的最终给定值。
4结论
该液压定针控制系统已在55MN双动铝挤压机中得以应用。在上位机上设置定针给定位置,现场数据证明, 定针给定位置与定针实际位置误差在0.1mm。 该液压定针控制系统响应快,定针控制精度高,系统具有很高的可靠性,完全满足工艺要求。 从2013 年初试车联调运行至今,生产实践表明, 该系统运行稳定,控制精确,满足工艺要求。 该项控制技术充分发挥了液电合一功能, 使系统更稳定, 更快速, 可以应用于不同规格双动铝挤压机中液压定针系统的控制研究。
摘要：双动铝挤压机生产无缝管材对设备固定穿孔针的控制精度要求极高,具有响应快、精度高及自动化程度高等特点。本文介绍了55MN双动铝挤压机中定针部分的液压系统的设计,并进行了较全面的定针控制PLC控制方案设计,通过STEP7软件配置硬件组态和编程。该系统已应用于实际生产,定针控制精度≤1mm,完全满足工艺要求,表明PLC定针控制方案可以达到液压系统要求。
关键词：双动铝挤压机,液压定针控制系统,PLC,设计
参考文献
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铝挤压机 篇3
1 有限元模型建立
铝护套连续包覆成形过程采用有限元数值模拟软件Deform-3D进行模拟分析, 连续包覆过程中坯料塑性变形剧烈, 弹性变形对整个变形过程影响很小, 则可以采用刚-粘塑性有限元法。连续包覆铝护套生产采用单轮双槽式结构, 模型具有对称性, 为提高有限元模拟计算速度, 取其一半作为研究对象, 如图1所示。根据连续挤压包覆变形的特点, 以Φ9.5m m的1100铝为原料, 只分析挤压轮速对金属变形的影响, 选取挤压轮转速为2rpm、4rpm、6rpm和8rpm四种情况下挤出外径为16m m, 壁厚为1mm的电缆铝护套进行模拟分析。
连续包覆过程中的摩擦是一个较为复杂的摩擦过程, 摩擦是在变压力、变温度作用下产生的, 而且连续包覆中的摩擦是伴随着工件塑性变形, 摩擦因子应为速度、温度和变形量的函数[2], 但在应用DE F O R M-3D有限元软件模拟加工时, 根据其提供的常摩擦因子模型, 只能采用假定变形体与同一接触体之间为一个不变量。各摩擦因子和其它初始条件设置如表1[3]所示。但在实际当中, 由于摩擦的状态在不断发生变化, 因此摩擦问题总是最终影响计算结果偏差较大的一个关键原因之一[4]。
2 数值模拟结果与分析
2.1 金属流动速度分布
图2为在不同挤压轮转速下连续挤压包覆模腔内坯料的速度分布图。
从图2中速度分布来看, 随着挤压轮转速的不同, 模腔内金属的流度也不同。金属的流动速度的增加倍数与挤压轮转速增加的倍数大致相当。这主要是由于挤压轮的转动是整个连续挤压包覆过程中一切金属变形的动力源, 挤压轮转速的增加后, 模腔内金属坯料也会相应增加。由图2的四个不同挤压轮转速下连续挤压包覆模腔中金属坯料的流动速度可以看出, 挤压轮转速的变化不能改变导流模上下两部分金属流动速度差, 随着挤压轮转速的增加, 导流模上下两部分金属流动的最高速度与最低速度的比值大致保持在3~4, 没有太大变化, 但是由于整个模腔内金属流动速度的增加, 则导流模上下两部分金属流动速度差的绝对值随着挤压轮转速的增加逐渐增大。因此, 挤压轮转速的增加不利于连续挤压包覆模腔内导流模金属流动的均匀性。
2.2 坯料最高温度
图3为在连续挤压包覆过程中挤压轮的转速与金属坯料最高温度的关系曲线, 随着挤压轮转速的增加, 金属坯料的最高温度也相应升高, 这主要是因为挤压轮转动是整个连续挤压包覆过程的动力源, 挤压轮的转速增加, 则单位时间内金属与挤压轮接触面的摩擦热和塑性变形热增大。随着挤压轮转速的提高, 则挤压速度也相应提高, 挤压包覆过程中热量不易散失, 坯料的最高温度也相应升高。在整个连续挤压包覆过程中, 当挤压速度为2 rpm时, 坯料的最高温度出现在连续挤压包覆模腔中, 而当挤压轮转速从4 rpm增加到8 rpm时, 金属坯料的最高温度在堵头处。这主要是因为挤压轮转速很小时, 进入模腔前金属坯料的温度不是很高, 而模腔的预热温度为450℃, 模腔内的金属坯料受到模腔的热传导, 温度继续升高。另外, 当挤压轮转速为8 rpm时, 堵头与模口之间的台阶处, 坯料的温度上升到647℃, 此处为金属变形死区, 应力非常集中, 而模具材料为H 1 3钢, 温度超过600℃时, 性能急剧降低, 可能会造成模腔的失效。因此, 在实际生产中, 挤压轮的转速采用4 rpm和6 rpm较为合适。
2.3 挤压轮扭矩
图4为在连续挤压包覆过程中挤压轮的转速与挤压轮扭矩的关系曲线, 随着挤压轮转速的增加, 挤压轮扭矩先减小后增大, 挤压轮转速为6 rpm时是扭矩变化的拐点。
而挤压轮的驱动功率W (KW) 为:
式中:M为挤压轮扭矩;n为挤压轮转速。
表2所示为利用式 (1) 计算得到挤压轮的驱动功率。由表2可以看出, 随着挤压轮转速的增加, 挤压轮的驱动功率也相应增加。因此, 在连续挤压包覆过程中, 不考虑其它因素下, 提高挤压轮的转速有利于连续挤压包覆生产率的提高。
3 结论
(1) 挤压轮转速的增加不利于连续挤压包覆模腔内导流模金属流动的均匀性。
(2) 随着挤压轮转速的提高, 则挤压速度也相应提高, 挤压包覆过程中热量不易散失, 坯料的最高温度也相应升高, 可能会造成模腔的失效。
(3) 在连续挤压包覆过程中, 不考虑其它因素下, 提高挤压轮的转速有利于连续挤压包覆生产率的提高。在综合考虑了连续挤压包覆工模具的使用寿命和生产效率的提高后, 挤压轮的转速为4~6rpm较为合适。
参考文献
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铝挤压机 篇4
甘肃西北铝加工厂50MN挤压机于20世纪50年代由国外引进, 是该厂的重要设备之一, 主要生产航空用硬铝合金材, 由于当时设计的局限性, 再加上长期的超负荷运转, 设备磨损和损坏比较严重, 尽管经过多次大修, 还是存在一些严重缺陷, 例如耗能高、危险系数高、效率低、工作强度大等, 基本依靠工人手工操作, 产品质量和生产效率无法保证。2012年, 公司对该挤压机进行了改造设计, 对机械部分的前梁、辅机、后部等设备, 以及液压、电气系统进行了全新的改造。
本文主要介绍了这台挤压机的电气控制系统, 特别是PLC同上位计算机的协调工作, 该系统实现了控制、维护与技术管理的集成。
2 生产设备及工艺
该设备主要由上锭系统、挤压筒、挤压杆、剪刀、模架、挤压垫循环上垫系统、出料系统等组成, 详见图1, 其工艺流程见图2。
3 电气系统硬件配置及组成 (见图3)
3.1 工控机部分
电气控制系统采用上位工业控制计算机和工业可编程序控制器两级控制, 通过交换机建立数据链接。上位机系统由德国西门子工控机和组态软件WINCC6.2、编程软件STEP7 5.5组成。
3.2 PLC部分
可编程序控制器采用西门子S7-300系列, CPU选用集成DP通讯接口和以太网接口的CPU315-2PN/DP, 系统中采用远程I/O控制方案, 将远程I/O模块 (ET200M) 分散配置于系统各控制柜、操作台内, S7-300PLC各站通讯采用PROFIBUS网进行数据交换, 该配置方式大幅度降低了现场敷设电缆的成本, 更重要的是降低了故障率, 便于检修。
3.3 变频器部分
变频器选用西门子SINAMICSG120, 它是由多种不同功能单元组成的模块化变频器, 构成变频器的两个主要模块为:控制单元CU和功率模块PM。
1) 控制单元CU
可以通过不同的方式对功率模块和电机进行控制和监控。
2) 功率模块PM
它由控制单元里的微处理器进行控制, 高性能的IGBT及电机电压脉宽调制技术和可选择的脉宽调制频率的采用, 使得电机运行极为灵活可靠, 多方面的保护功能可以为功率模块和电机提供更高一级的保护。
其模块化的设计、创新的冷却理念和加涂层的电子模块, 以及方便便捷的调试软件STARTER, 不论对于前期设备的调试人员, 还是后期的维护人员, 都极大降低了工作强度和备件费用, 提高了工作效率。
3.4 操作台部分
该系统共设有3个操作台、分别为上料操作台, 出料操作台、主操作台。面板统一采用不锈钢材质, 操作台上器件统一选用西门子带灯按钮、旋钮、指示灯等, 台面整体布置既考虑挤压工艺要求, 又结合操作工操作的习惯, 真正做到了布局合理、操作方便。
4 上位机监控系统介绍
4.1 主画面功能 (见图4)
1) 压力显示功能:主缸、副缸的集成阀块上分别设置压力传感器, 独立检测两缸的工作压力, 进行联锁控制、安全保护、卸荷操作并显示。
2) 速度控制功能:通过比例阀控制无极调节变量泵流量, 实现挤压机主系统各机构运行速度预设、调整和控制以及挤压速度的闭环控制, 并可在上位计算机上进行参数设定、监视和修改。
3) 数据采集和管理:实时对挤压速度和挤压压力进行趋势图归档, 以便于后期查询、判断、处理;通过WINCC的数据库形成管理数据, 对设备的批号、合金、规格、班组、残料等进行数据归档并打印;并配有以太网卡, 如果用户需要, 可采用工业以太网协议与上级计算机组成局域网络, 进行动态数据交换。
4) 故障报警并显示:当设备出现故障时能给出声光报警并显示出相应提示信息。
5) 工艺参数管理:在参数管理画面, 实现不同系列、不同类型型材的工艺参数选择、设定。
6) 仿真显示:画面形象、实时、动态地显示现场的生产过程, 具有位置仿真显示、液压回路仿真显示等。
4.2 联锁信号显示功能
该套挤压系统检测点众多, 但是由于运行过程中的震动、外部环境的油污、自身寿命等因素的影响, 将造成某些信号检测异常, 导致某些联锁设备不能正常动作, 为了能第一时间查到原因, 快速解决问题, 减少设备维护人员的工作量, 特别增加了“联锁信号画面”, 见图5。当某个机构的某个动作不能执行时, 可立即打开该画面, 找到对应的动作, 查看哪个联锁信号指示灯不是绿色, 就找到问题的所在, 方便快捷。
5 技术创新点
5.1 挤压筒温度控制
因挤压中从铸锭墩到挤压结束, 挤压筒需承受高温、高压、高摩擦的作用, 所以采用梯度式多段曲线加热控制方式, 可使挤压筒温度分布梯度降低, 缩小内外套的热膨胀之差, 有效地防止内外套脱出或产生裂纹, 从而提高挤压筒的使用寿命。本系统挤压筒加热采用直管电阻式电热元件、两区加热方式, 通过热电偶检测温度, 由PLC分别控制电热元件的输出功率, 温度的大小可通过WINCC画面设定, 进行温升速度控制, 实现加热筒内传热平衡, 达到节能和延长电热元件寿命的目的。上位机可显示挤压筒温升曲线, 挤压筒加热曲线见图6。
5.2 上料小车短套料程序的设计
50MN铝挤压机作为挤压车间吨位最大的设备, 挤压筒的规格达4种, 铸锭长度最小为350mm, 最大为1100mm, 但是上料小车的横移卡爪长度仅为540mm。当铸锭长度小于或等于该值时, 必须启动短套料程序, 否则挤压筒将会撞坏机械手横移卡爪, 造成重大事故, 具体的工艺见图7, 下面将设计思路做简要介绍:
1) 感应炉控制系统应实时、正确地将铸锭长度的数值传输过来, 系统将自动识别判断是否启动短套料程序;
2) 机械手横移卡爪为变频器控制, 加速时间必须快, 减速时间可稍长, 避免被挤压筒追尾;
3) 为了防止由于变频器故障, 导致横移卡爪不能同步跟随挤压筒运行, 必须增加一个位置识别, 即:当挤压筒前进到某一个危险位置 (挤压筒位移传感器检测) 时, 必须再次进行位置判断, 如果此刻变频电机的位置 (绝对值编码器检测) 基本没动, 此刻“上料小车短套料”程序必须停止执行, 防止被挤压筒撞坏横移卡爪;
4) 为了安全起见, 每次需要启动短套料程序时, 应要求操作人员, 上料小车必须在原位首先模拟一下套料程序, 待确认设备一切正常的情况下, 方可开始工作。
6 结语
50MN铝挤压机改造项目于2013年5月顺利投产, 经实践证明, 电气系统运行稳定、可靠、控制精确, 自动化程度高, 实现了生产和管理的自动化, 效果良好。对降低生产和维护成本、节能减耗、提高产品质量具有重要的现实意义。
摘要：50MN铝挤压机是20世纪50年代由国外引进的设备, 经过多年的使用, 存在很多问题, 2012年对其进行了全面的改造设计。论文结合挤压机生产工艺, 简要介绍了50MN挤压机改造电气控制系统的结构、特点、功能。
关键词：挤压机,电气控制系统,硬件配置,上位机监控
参考文献
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铝挤压机 篇5
三轴加工中心通常完成的是自上而下、自顶到底的型腔或外形加工,由于缺少必要的自由度,它不像四轴或五轴加工中心那样能够加工形状复杂的空间曲面,即不能完成负角度加工。笔者在三轴加工厂房里经常看到铝挤压模具的导流坑属于负角度加工,运用的做法是雕刻电极然后电火花加工,最后配之于抛光打磨。碍于加工成本和工期的考虑,笔者逐渐熟悉和掌握了POWERMILL软件配合合适刀具实现倒扣加工的方法,并经多次生产证实行之有效。
1倒扣型面
这里我们把存在正视图看不到的曲面即普通立式铣加工不到位,侧视图负角度的曲面称之为倒扣型面,如图1所示。
2刀具设置
在倒扣加工中,刀具参数设置至关重要。根据图纸要求,结合型腔深度、负角度值,圆角过渡等参数,合理设置和选用刀具以确保三轴加工中避免过切和撞刀事故的发生,保证加工型腔面满足图纸结构要求和设计者设计意图。这里,我们选用了直径25刃口10刀尖圆角R5的牛鼻刀作为倒扣加工刀具,如图2所示。
3 Powermill加工方式设定
Powermill具有强大的曲面分析和识别功能,加之其灵活的自定义刀具特点和对刀柄、刀夹进行完整的干涉检查与排除,使之等高精加工策略完美的实现了倒扣加工在三轴加工中心的应用。
3.1载入模型
Power MILL可利用Power SHAPE直接造型或通过PS-Exchange模块读入多种常用主流CAD文件,充分利用各种软件的优势,从而大大提高编程的效率和质量。这里我们将事先做好的模型文件以igs格式导入。
3.2参数设定
(1)坐标系的设定。建立加工坐标系一般根据以下原则:一般取工作坐标系为加工坐标系;坐标原点要定在有利于测量和快速准确对刀的位置;根据机床坐标系和零件在机床上的位置确定加工坐标轴的方向。为了符合加工习惯,利用摆正器将零件上表面中心作为坐标系原点摆放工件,Z方向也可根据情况设置在工件的最高处或最低处。(2)毛坯大小的设定。在Power MILL中,毛坯扩展值的设定很重要。如果该值设得过大将增大程序的计算量,增加了编程的时间,如果设的过小,程序将以毛坯的大小为极限进行计算,这样很可能有的型面加工不到位或者在开始实际加工时出现干涉,所以毛坯扩展的设定一般根据实际毛坯大小设定并稍大于加工刀具的半径,同时还要考虑它的余量。(3)加工参数设定进给率的设定、进给高度的设定、开始点与结束点的设定、切入切出和连接方式的设定和刀具的设定根据具体的加工工序及加工策略而定。其中设定刀具时最好将刀具名称与刀具尺寸联系起来,如名称为D25R5的刀代表刀具直径为25,圆角半径为5的圆角刀。这样命名有利于编程时对刀具的选用和检查。
3.3工艺分析及编制
确定哪些特征能在一次装夹中完成,并安排加工顺序及使用的刀具,最后确定使用何种加工方式来完成。选择加工方式后,需要定义加工范围及加工参数。定义完参数后,由软件完成刀具运动轨迹的计算,并可进行加工仿真。如刀具轨迹不理想,可修改参数并重新进行计算或者直接对刀具轨迹进行编辑。
3.4仿真及后置处理
生成所有刀具轨迹后可调入机床文件进行仿真,并通过专用后置处理程序将其转换为加工G代码。利用Powermill等高精加工策略编制的倒扣面加工程序如图3所示。
4加工程序的验证
一个新的加工方式的应用必须进行验证,确认准确无误后方可使用。在铝型材挤压模具倒扣型面加工中,利用Powermill等高精加工编制倒扣程序,加载到机床进行加工模具,经多次验证和质检员检查确认,满足设计者设计要求。验证表明,铝型材挤压模具倒扣型面的三轴自动加工切实可行。
5结语
通过对编程软件加工方式的摸索和刀具的巧妙使用,使之在实际运用中解决了倒扣型面三轴加工应用的难题,得到了预期的效果。相信只要不断探索总结,模具加工技术定会不断地提升和拓展。
摘要：文章介绍了在铝型材挤压模具中倒扣型面三轴加工的实现方法,并以应用较为广泛的POWERMILL软件为例,讲解了该软件实现倒扣加工的一般方法。通过合理选用刀具、设置加工参数,一定程度上均可实现倒扣型面的自动化加工。
铝挤压机 篇6
铝护套连续挤压包覆技术的原理如图1所示是利用摩擦力作为驱动力进行挤压, 挤压靴被放置在挤压轮的上方, 芯线穿过挤压型腔, 从而使挤出的金属可间接地挤压包覆在芯线上, 从模口同时挤出, 得到包覆产品, 铝护套的生产采用的就是这种间接包覆工艺[2]。
由图1可知, 铝护套连续挤压包覆成形过程是一个受多种因素影响的复杂过程。首先, 挤压轮槽为扩展型, 极易出现使坯料与轮槽脱离接触的拱起现象, 从而摩擦驱动力降低;另外, 切向进料导致包覆模腔上下部位为非对称结构, 模腔中导流模上下部位金属流动速度差别, 在挤出模口处出现弯折和卷曲现象。
模腔内金属流动状态分析。
如图2所示, 两股金属坯料在挤压轮槽侧面的摩擦力作用下挤入包覆型腔中, 连续挤压包覆型腔由汇合室、转角区和焊合室三部分组成, 两股金属先在汇合室中进行汇合, 然后经焊合室从模口挤出, 形成铝管, 再通过后续的拉拔工艺形成铝护套包覆在芯线上。在汇合室中, 金属将进行分流和体积分配, 导流模上下不对称结构造成了金属流动的不均匀, 降低了铝护套的焊合强度和尺寸精度。因此, 提高型腔中金属流动均匀性是连续挤压包覆工艺的核心, 首先必须对连续挤压包覆型腔内金属流动过程进行分析。
汇合室金属流动状态分析。
如图2所示, 根据在汇合室中金属流动特点, 将汇合室分为7个变形区, g点为弧ig上的切线ag的切点, 而ce线垂直于切线ag。Ⅰ区为锥形导流道, 从模口进入Ⅰ区的金属, 一部分从Ⅲ区和Ⅳ区流过, 进入Ⅴ区, 然后被挤入焊合室;另一部分从Ⅱ区流过, 进入Ⅵ区和Ⅶ区, 并将Ⅵ区和Ⅶ区金属挤入焊合室。这两部分金属的分流线为dfh, 如图所示, 其中d点为ab线垂直平分线与ce线的交点, f点和h点分别为og线与弧fl和弧hk的交点。在Ⅰ区中, 比邻Ⅱ区这边模腔内壁与竖直方向有6度的夹角, Ⅱ区中金属流量多于Ⅰ区。
在Ⅲ、Ⅳ区中, 当金属坯料全部充满时, 由于受到汇合室侧壁的限制金属沿水平没有移动, 只沿着导流模径向流动, 因此可以被视为平面应变;在Ⅱ区中, 金属的流动方向发生了明显转折, 大致与分流线df平行, 可将Ⅱ区视为刚性块, 并沿分流线df滑动。
(1) 缆芯; (2) 模芯; (3) 模腔; (4) 铝护套; (5) 压实轮; (6) 挤压轮; (7) 原料
如图2所示, 在Ⅳ区底部两股金属交汇处会出现角度为θ的弧线区域, 在这一区域内, 由于已经流动很长距离, 金属流动速度远慢于同区域金属, 则向Ⅴ区流动金属往往不足, 在Ⅴ区中金属需要向下填充。因此在连续挤压包覆过程中, 由于Ⅱ区比Ⅰ区分得金属多, 再加上Ⅳ区出现难流动部位, 则在连续挤压包覆成形的前期以及过程中可能会出现未焊合的缺陷。
转角区金属流动状态分析。
汇合室中Ⅴ区, Ⅵ区以及Ⅶ区流动的金属继续向前流动, 在转角区与瓶式导流模接触, 在它约束下该变流动方向, 由径向流动方向转为沿着导流模的水平方向流动。图3为铝护套连续挤压包覆瓶式导流模, 由图可知其为轴对称结构, 流动的金属受其约束只能改变流动方向, 而不能改变流速。因此, 汇合室的Ⅴ区, Ⅵ区以及Ⅶ区金属流动速度的不均匀会延续到转角区金属的流动, 从而转角区瓶式导流模上下部分流动不均匀。
焊合室金属流动状态分析。
在连续挤压包覆型腔中, 流动的金属在汇合室汇合后受到瓶式导流模的约束改变流动的方向, 沿着导流模的方向流入焊合室。图4为连续包覆型腔焊合室示意图, 图中箭头的方向为金属流动的方向, 金属在焊合室焊合经定径带流出模腔, 得到成型的产品。在焊合室中, 流动的金属在凹模和型腔的底部形成一部分区域, 此处金属流动缓慢, 称为死区。如图所示, 铝护套连续挤压包覆焊合室为轴对称结构, 其上下部位金属流动继续流动不均匀, 这也就造成了铝护套连续挤压包覆生产的弯折和卷曲等缺陷, 实际生产中往往要通过后期的牵引等手段解决。
(1) 对铝护套连续挤压包覆模腔进行分区, 分别分析了模腔中汇合室、转角区和焊合室中金属的流动状态。 (2) 通过分析模腔中各区域的金属流动过程, 提出了铝护套连续挤压包覆实际生产中出现的弯折、卷曲及未焊合等缺陷的产生原因, 为其解决提供了理论依据。 (3) 根据分析结果, 提出实际生产解决弯折、卷曲及未焊合等缺陷的实际方法。
摘要：本文对铝护套连续挤压包覆模腔进行分区, 分别分析了模腔中汇合室、转角区和焊合室中金属的流动状态。通过分析模腔中各区域的金属流动过程, 提出了铝护套连续挤压包覆实际生产中出现的弯折、卷曲及未焊合等缺陷的产生原因, 为其解决提供了理论依据。
关键词：铝护套,连续挤压包覆,模腔,金属流动
参考文献
[1]宋宝韫, 樊志新, 刘元文.铜、铝连续挤压技术特点及工业应用[J].稀有金属, 2004 (1) :257.