227_3800吨全自动液压压砖机

1 引言1.1 全自动液压压砖机的简介陶瓷液压压砖机(以下简称压机)是现代陶瓷生产线的核心关键设备，是机、电、液、 气一体化的高技术专用设备。

说它关键，主要是它前连原料加工，后接干燥烧成，若压 砖机出现故障，则全线停工。

说它专用，主要是出于特殊的物料（含少量水的喷雾干燥 颗粒状泥粉料）及成形工艺技术（按照特定的升压曲线实施多次加压及排气），而一般的 压力机显然是不能用于压制陶瓷砖的。

作为陶瓷生产线的关键设备全自动压砖机显出示 许多的优点：①压机采用液压传动对砖胚施加等静压力，工作平稳，有利于胚体压制成 行。

②采用液压传动可非常方便地实现对压制力、速度、时间的调节控制，并保持稳定， 使压机动作很好的符合陶瓷工艺的要求；③容易实现压机的大型化和自动化；④胚体成 型好，强度高。

现代全自动液压压砖机都看其有可靠性、重复性、调控性、耐久性、效 率等。

本毕业设计主要研究宽体压砖机，以提高生产效率，节约生产成本，获得更好的 经济效益。

1.2 全自动液压压砖机在国内外的生产状况及发展趋势1.2.1 国内外压砖机的生产概况1> 国内：当今的中国，是世界上公认的墙地砖的生产大国，有着世界最大的陶瓷压机市场。

但直至 20 世纪 80 年代末，陶瓷压砖机仍是我国建陶企业唯一需要全部引进的装备，其 主要来自意大利和德国。

中国陶瓷压砖机从最早开始研发到今天成为压砖机生产大国,其 间经历了二十多年的艰难的历程。

今天国产压机不仅可以替代进口的压砖机，而且可以 大批量的出口外国，这是一个具有历史意义的重大的转变。

国产压砖机的主要技术参数、 主要技术性能和整体水平已接近国外现代压砖机的先进水平，而且差距在不断缩小，但 是国产压砖机行业发展时间短，发展开发过程中存在一些问题也是难免的，制造企业还 应该不断提高产品质量，进一步降低成本，提高自身的竞争力，在巩固国内市场的同时， 应积极开拓国际市场，只有在国际市场上占有一席之地，才真正证明国产压机的成功。

07年广东科达机电宣布其自主研制的7800吨压机研制成功， 标志着我国也步入了压机大 吨位压机市场。

经过10多年的不懈努力,国产压砖机取得了长足的进步,无论从外观和结构方面都经 过了不断的优化、创新,但与国外压砖机相比还有较大差距。

例如铸、锻件的质量问题就是国产压砖机与进口压砖机最明显的差距之处,故国产压砖机看上去总是显得粗糙、笨 重。

所以国产压砖机的研发,要立足国情,可以用好的结构,适合国情的结构来弥补国内制 造业的不足。

梁体的优化就是要最大限度的减少应力集中的危害,使梁体的应力场趋向均 匀,在确保梁体刚度足够的前提下,可以适当减轻重量。

同时梁体的优化还要有利于铸造 工艺,例如优化时可以通过改变结构将铸造缺陷的密集区设计为低应力区以排除日后可 能发生的隐患。

为了满足陶瓷生产的需求,科达机电推出宽体压机，有KD3800、KD3200、KD2100。

在 一定的压力下，加宽工作台的，可以提高生产效率。

宽体压机可以降低主电动机的功率， 可以提高压制频率，还可以提高其工作的稳定性、节能、改变外观等，研究宽体压机还 是很的意义的。

通过现代的设计方法，对其进行设计，改变压机大小的、重量、受力情 况、寿命等，对宽体压机将来能更好的适应市场和受到使用厂家的信赖好评给以保证， 降低生产成本，为生产厂家获得更大的利益。

宽体压机节能，提高生产效率，可以给使 用厂家带来更大利益，降低能耗等。

2> 国外：近十几年来，国外的压砖机发展非常快，主要标志是，随着科技的进步，全世界生 产压砖机的主要产家如德国的莱斯公司、道尔斯特公司等，意大利的萨米克公司、西蒂 公司、维高公司、纳萨蒂公司等，日本的日型公司等一些公司不断推出结构日益完善， 生产效率和自动化程度不断提高，多种结构形式的新型墙地砖成形液压机。

国外的压砖机现在都在向美观，大吨位，高精度，高效率，节能控制，多功能自动 化程度更高和机器的动作更加符合料压制成型的工艺要求的方向发展。

1.2.2 现在压砖机的发展趋势随着陶瓷砖压砖机技术的日益进步，现代陶瓷液压压砖机无论从主机结构还是液压 控制技术方面都和早期的压砖机大有不同。

例如主机结构较多的采用经过不断优化的各 种新型结构以及预应力结构，使压砖机的主机精度、可靠性和抗疲劳性能得到较大的提 高；而近年来较多的采用先进的液压伺服比例控制技术,使压砖机的压制动作更加的柔 和、平稳,压制力更加准确。

这些都为现代建筑陶瓷业生产多变的高档墙地砖创造了非常 有利的条件。

现代陶瓷砖压砖机主机结构的研究与开发就是要以最佳的、最合理的结构,尽可能少 的原材料消耗,获得最理想的实用效果,包括主机精度、综合性能以及抗疲劳性等。

但要 做到这一点,就需要我们付出很多的努力,不断地总结经验、学习和研究。

1.3 CAD/CAE 在设计中的应用计算机辅助造型以及有限元法是随着计算机技术的应用而发展起来的一种先进的 CAD/CAE技术,广泛应用于各个领域中的科学计算、设计、分析中,成功的解决了许多复杂 的设计和分析问题,已成为工程设计和分析中的重要工具。

1> 计算机辅助设计——CAD计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 。

简称CAD。

在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。

在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案； 各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里， 并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交 给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人 员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移 和旋转等有关的图形数据加工工作。

CAD 能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提 高设计质量。

2> 计算机辅助工程——CAECAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、 刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算 以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。

有限元分析过程可以分为以下三个阶段：1.建模阶段: 建模阶段是根据结构实际形状和实际工况条件建立有限元分析的计算模型 ——有限元模型，从而为有限元数值计算提供必要的输入数据。

有限元建模的中心任务 是结构离散，即划分网格。

但是还是要处理许多与之相关的工作：如结构形式处理、集 合模型建立、单元特性定义、单元质量检查、编号顺序以及模型边界条件的定义等。

2.计算阶段: 计算阶段的任务是完成有限元方法有关的数值计算。

由于这一步运算量非 常大，所以这部分工作由有限元分析软件控制并在计算机上自动完成。

3.后处理阶段: 它的任务是对计算输出的结果惊醒必要的处理，并按一定方式显示或打 印出来，以便对结构性能的好坏或设计的合理性进行评估，并作为相应的改进或优化。

1.4 本设计研究的内容和意义众所皆知，随着我们国家的政策和我们国人自己意识到纯粹的简单的模仿别的国家的机器与不能在满足我们国家经济高速公路发展的要求，近些年来我们自主设计创 新的机械产品已经越来越多。

只有我们有生产出有先进水平的机械，才能真正的摆脱国 际上一些强国对我们的控制，才能使我们生产出来的产品更具有竞争力，我们国家才能 步入国际强国的行列。

本设计设计的是3800吨全自动液压压砖机（宽体）的机械部分的设计，采用现代的 设计方法，对压砖机的机架进行详细设计。

用现代的设计方法和技术，实现对压砖机的 设计制造，以优化压砖机，减轻压砖机的重量，节省材料等，提高其可靠性、重复性、 调控性、耐久性等。

陶瓷液压压砖机(以下简称压机)是现代陶瓷生产线的核心关键设备， 是机、电、液、气一体化的高技术专用设备。

说它关键，主要是它前连原料加工，后接 干燥烧成，若压砖机出现故障，则全线停工。

通过这样的设计可以减少压砖机的故障率， 可使压砖机的寿命更长。

而研究宽体压砖机，以提高生产效率，节约生产成本，获得更 好的经济效益。

本项目研究3800吨全自动液压压砖机的机械部分，为了提高效率，可以把压机的工 作台的加宽。

3800 吨的压砖机增加工作台宽度可同时进行压制多块墙地砖。

研究 3800 吨的压砖机的机械部份，用PRO/E画出其三维模型,然后用ANSYS软件对其有限元分析代 替传统的方法，优化设计，以节省材料。

目标实现压砖机同时实现压制墙砖 600mm*600mm(3 片)，360mm*450mm（6 片/次）， 450mm*600mm(5片/次)，500mm*500mm(4片/次)。

实现压砖机的最优设计（减轻重量、提 高疲劳强度等）。

2设计原理最早有压砖机是采用螺旋传动，而螺旋传动只能传递较小的压制力，一直制约的压 砖机的发展，直到后来人们引入了液压的传动，使压制力有很大的提高，压制出各式各 样规格的砖，大大提高了生产效率。

下面我们介绍一下液压压砖机的原理。

2.1 液压压砖机工作原理图 1-4 液压压砖机的工作原理 1－小柱塞 2－大柱塞 3－坯体液压压砖机是根据 静态下液体压力等值传递的帕斯卡原理制成的，它是一种利用液体压力传递能量的机器。

其工作原理如图1-4所示。

22.2 液压压砖机主要特点根据液压压砖机的工作原理可知，压砖机采用液压传动具有以下特点：（1） 容易实现大型化。

因为油压和活塞的面积可在较大范围内变动， 压制力F=A×P， 只要增大活塞面积A和提高油压力P，就可得到大吨位的液压压砖机。

目前已有公司宣称 研制出一万吨液压压砖机就是证明。

由此可知采用液压传动的压砖机容易获得更大的工 作压制力，以满足压制大规格制品的要求。

（2）可方便地对压制过程的压力、速度、保压时间等参数实行调节和控制，使各项 压制参数满足压制成形工艺的要求。

（3）对砖坯施加的压力为静压力，因此工作平稳，有利于砖坯的压制成形。

（4）容易实现压砖机的自动化操作。

3 总体方案的论证和选择全自动液压压砖机主机部分（又称机械部分）主要由机架、压制油缸、增压缸、顶 模装置、布料装置及排气、安全装置等组成。

本设计主要研究机架和压制油缸的选择。

3.1 压制油缸的选择本设计将先择活塞式的油缸，油缸倒置并将其和活动横梁做成一体，即倒置 式组合主油缸。

改善了活动梁的受力状态, 使压制力更加均匀, 有利于坯体成形。

现在压砖机的油缸主要有两种形式一种是活塞式油缸（图1-4（a）），别一种是柱塞 式(图1-4(b))。

下面我们将通过比较。

确定选择哪一种油缸更符合本设计的要求。

塞式 油缸被活塞分隔为两个腔，因此可以获得正反两个方面的运动。