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天潔公司XY-3000型風機專用多功能旋壓機技術總結報告

天潔公司XY-3000型風機專用多功能旋壓機技術總結報告

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濰坊天潔環保科技有限公司新產品鑒定會技術總結報告
一、概述
    隨著國民經濟的快速發展,風機的應用日趨廣泛,在火力發電、鋼鐵、化工、煉油、輕紡、水泥、污水處理、礦山、隧道施工、實驗室研究等各領域,風機都起著重要的作用。隨著風機市場的日益擴大,各種規模的風機制造廠數量越來越多,因此,市場對風機制造設備的需求越來越大。
我國加入WTO后,面對國外產品的競爭和企業自身所需,我國風機行業采用旋壓技術進行大規模的技術改造。全國風機行業協會早在1997年和2001年分別在重慶、上虞等地召開全國風機技術研討會,會上大力推廣旋壓技術,并邀請有關旋壓技術專家到會介紹和推廣旋壓技術。據業內專業人士預測,我國風機廠家二千多家,加上與通風相關的生產廠家及通風管道安裝公司等企業也有幾千家,每年需求旋壓機至少400臺以上,市場潛力較大。
    旋壓技術以其先進的成形方法可以完成絕大部分風機結構件的成形,旋壓技術已經開始成為風機生產的基本技術之一。我國風機企業的產品大都為多品種、小批量。傳統的風機成型方式都是利用多臺壓力機和大量的壓型模,投資非常大,一般小型風機廠根本無法承受,產品成本的居高不下,影響著經濟效益的提高。
    國內市場上存在的手動風機專用旋壓機的旋壓進給機構是用加力桿操縱升降絲杠來完成,操作起來比較吃力,用力也不均勻,而且旋壓鋼板厚度一般不超過6mm,滿足不了大型風機的制作要求。
這種手動風機專用旋壓機功能單一,制作風機往往需配套使用多臺不同功能的旋壓機。一是給風機制造企業增加了投資,二是多臺旋壓機需占有相當一部分廠房面積,給用戶帶來不少負擔和不便。這樣,開發一種占地面積小、投資省,集前盤壓弧、進風口壓型、軸流風筒法蘭翻邊、軸流風機集風器壓型、管道壓筋、管道擴口等多種功能于一身的風機專用多功能成型旋壓機成為我們公司在風機專用旋壓機領域研發的方向。2008年8月,公司成立風機專用多功能旋壓機攻關小組,年底,集多種功能于一身的XY-3000型風機旋壓機在天潔公司研制成功,通過用戶試用,完全到達預期技術指標,受到了用戶的一致好評。
二、本項目的主要研究內容、用途及適用范圍。
(一)本項目的主要研究內容:本項目重點研究旋壓機的產品結構、進給方式、外形優化和智能化控制。通過技術研發,將風機制作過程當中的前盤壓弧、進風口成型、軸流風機法蘭翻邊、軸流風機集風器壓弧、風機管道壓線、風機管道擴口等幾種功能在一臺旋壓機上能夠實現,而且實現了旋壓機的智能化、自動化操作,減少用戶的設備投資,降低用戶的生產成本、減小了操作者的勞動強度。
具體研究內容及措施:
1、產品結構研究
(1)延長旋壓機主動軸至大于所壓最大型號進風口模的長度。
(2)延長從動軸長度大于所壓最大型號軸流風機風筒的長度,并在尾部設支座支承,以防軸受力彎曲變形。
(3)模具由螺栓定位。
(4)以主從動軸中心為對稱,增設調節板,用以安裝、調節和固定旋壓前盤、風筒等的定位機構。
2、進給方式的研究
    用液壓進給機構替代市場上單功能旋壓機的手動絲杠進給機構。具體如下:
(1)選擇液壓油缸。油缸的行程和缸徑根據所旋壓最大工件的尺寸和鋼板的最大厚度確定。
(2)液壓站設計:根據所選的油缸型號,確定液壓站工作型式和規格。液壓站功能:實現工件從快進—工進—快退工藝過程。其中工進分為二級工進。為使設備更加緊湊,油箱、齒輪泵、各換向閥、壓力表集成一體。
3.外形優化設計
    設備的高度根據旋壓葉輪前盤的行程確定,長度根據所旋壓軸流風機風筒的長度確定。為了方便安裝和運輸,盡量將外形尺寸做小。
4.智能化設計
    整個控制系統由PLC、變頻器、壓力傳感器等組成,可實現旋壓進給的自動化。采用人工界面技術(觸摸屏),輸入工件旋壓過程中的各種指令操作,并對旋壓過程中的工藝參數(液壓回油管路壓力、主軸轉速等)實時監控。
(二)本項目產品的用途及適用范圍
    XY-3000型風機專用多功能旋壓機主要應用于風機的前盤壓弧、進風口壓型、軸流風筒法蘭翻邊、軸流風機集風器壓型、管道壓筋和管道擴口等制作。
三、產品的主要結構及工作原理
(一)產品的主要結構
    產品的主要結構:XY-3000型風機專用多功能旋壓機主要由機身、傳動機構、防護罩、升降進給機構、壓型模、定位裝置、液壓系統、控制系統等組成。
 
(二)產品分體結構介紹
1、機身:由普通型鋼和鋼板焊接組合而成,對其它各裝置起支撐和固定作用。
2、傳動機構:由電動機、減速機、主動軸、從動軸、齒輪、帶輪、軸承座、支座等組成,是動力輸出和傳遞系統。
3、壓型模:是由分別安裝在主動軸和從動軸上的上、下模組合而成。上下模的規格根據所壓風機前盤或進風口的規格選用。
4、定位裝置:安裝在設備底盤之上,當旋壓不同規格的工件時,用于工件的支承和位置調整。
5、液壓系統由液壓站、油管、液壓缸、換向閥、儀表等組成,液壓站安裝在框架底盤上,油缸安裝在機身頂部。
6、控制系統:由觸摸屏、PLC、變頻器、壓力傳感器等組成。
(四)工作原理
    XY-3000旋壓機基本原理是采用金屬旋壓成形技術,使工件在旋壓的工程中,通過旋轉使之受力點由點到線由線到面,同時在一定方向給予一定的壓力使金屬材料沿著這一方向變形和流動而成形。金屬材料必須具有塑性變形或流動性能,旋壓成形是集塑性變形和流動變形于一體的復雜過程。
觸摸屏是一種新型可編程控制終端,是新一代高科技人機界面產品,適用于現場控制,可靠性高,編程簡單,使用維護方便。在工藝參數較多又需要人機交互時使用觸摸屏,可使整個生產的自動化控制的功能得到大大的加強。
    PLC有著運算速度高、指令豐富、功能強大、可靠性高、使用方便、編程靈活、抗干擾能力強等特點。
近幾年,隨著科學技術的不斷進步,各觸摸屏結合PLC在閉環控制的應用是一種自動控制的趨勢。
    觸摸屏和PLC在XY-3000風機專用多功能旋壓機控制系統中的使用,可以讓操作者在觸摸屏中直接設定目標值(壓力、轉速等),通過PLC與實際值(壓力變送器的測量值)進行比較運算,直接向變頻調速系統發出運算指令(模擬信號),調節變頻器的輸出頻率。同時,根據壓力變送器的測量值,PLC輸出指令在快進、工進之間切換。
四、產品基本參數、性能指標
(一)XY-3000風機專用多功能旋壓機主要性能參數表
旋壓機型號
XY-3000
成形功能
離心風機:前盤、進風口成形
軸流風機:風筒、集風器翻邊
前盤規格
6#~30#
最大直徑
3000mm
鋼板厚度
≤14mm
風筒翻邊直徑
≥450mm
風筒翻邊寬度
≤40mm
風筒翻邊厚度
≤4mm
風筒長度
200mm~600mm(非標延長至3m)
主機電機
Y132S-4-5.5KW
液壓電機
Y112M-4-4KW
減速機型號
JZQ350-Ⅰ i=31.5
控制形式
自動
(二)與國內外產品的技術比較
1、國外該產品的技術發展狀況
    國外風機生產已普遍采用旋壓技術,基本結構件大都采用旋壓成形,所以國外風機外觀質量、內在質量都相當高。據風機企業赴英國考察所見的一種專門用于旋壓喇叭口的設備,功能只是用來對桶形毛坯進行擴口旋壓,形成圓弧形外翻喇叭口,旋壓道次需九十次完成一個喇叭口,加工范圍在1.6m直徑以下,價格在10-15萬美元左右。另一種是美國生產的管式凸緣機,是專門用于桶形毛坯翻邊加工成直凸緣法蘭的設備,加工范圍最大也在直徑1.6m以下,價格在6-8萬美元左右。總之,采用該類國外產品生產出的工件質量較高,但存在工序繁瑣、功能單一、價格昂貴等缺陷,不適合國內中小型風機制造企業使用。
2、國內該產品的發展狀況
    我國風機行業生產技術還比較落后,對于風機殼體零件如集風器、風筒、導流罩、前盤等結構件基本上還是采用沖壓、拉伸、分瓣、焊接、打磨等方法。其缺點是:A、產品質量不高、開狀不規則、表面粗糙。B、需用大量模具,每種產品多至數套模具,成本相當高。C、開發新產品即需上模具、生產準備周期長、投資大。D、產品受現有裝備限制難以向大型發展。E、自動化程度低,基本采用手控操作,勞動強度大、生產效率較低;F、產品受外觀質量的影響,市場競爭力差,特別是難以進入國際市場。
近幾年,國內市場上出現單功能風機專用旋壓機,解決了上述一部分難題。有些產品在局部上做了改進,但仍存在著功能單一、自動化程度低、工件旋壓直徑小、能旋壓成形的板厚小等諸多問題。
3、XY-3000型多功能旋壓機所達到的技術水平
    本項目通過研究旋壓機的產品結構、進給方式、外形優化和智能化控制等技術,將風機制作過程當中的前盤壓弧、進風口成型、軸流風機法蘭翻邊、軸流風機集風器壓弧、風機管道壓線、風機管道擴口等六種制作功能在一臺旋壓機上實現,實現旋壓機的功能多樣化、操作智能化,降低用戶的投資成本、減少了操作者的勞動強度,提高了產品質量。
五、技術路線、工藝流程及特點
(一)         產品的技術路線
    總體方案設計→工作圖設計→工藝工裝設計→生產準備→樣機試制→安裝試車調試→信息反饋→改進設計→產品鑒定。
    多功能旋壓機圖紙的設計完全采用了CAD輔助設計系統,貫徹執行了相關現行的國家標準,圖紙及各種技術文件準確規范、完整統一,為樣機的試制奠定了堅實的基礎。
(二)設備的技術工藝流程
    將坯料置于旋壓機的模具上,通過夾緊機構夾緊,(通過觸摸屏輸入指令)啟動旋壓機,壓模以快進速度進給,液壓回路中的壓力傳感器將回油管的壓力實時傳輸到PLC,接觸工件后,回油管壓力升高,達到預設壓力(設定值)后,PLC發出指令,快進停止。PLC輸出指令,通過控制變頻器啟動主軸電機,板坯與壓模同時旋轉,間隔一定時間,PLC輸出指令,啟動升降進給機構,以工進速度進給,由壓輥給坯料施加壓力,并緊貼于模具。在旋壓過程中,根據旋壓過程中油路壓力變化情況,切換工進速度,使主動軸在不停的旋轉過程中緩緩下落,使板坯緊貼芯模逐點局部變形,使局部變形逐步擴展到材料的全部表面。當工件旋壓完成后,繼續旋壓,此時油管壓力達到溢流閥設定壓力,液壓油通過溢流閥回油到油箱,此時,油管壓力達到最大值(設定值),PLC接受壓力變送器傳出的電流信號,輸出指令,主機與進給停止。卸去夾緊裝置,可啟動快速退回,取下工件,旋壓完成。
(三)設備的技術特點
    XY-3000型多功能旋壓機采用變速聯軸傳動,中心外延式旋壓方式,在兩個旋壓滾輪的擠壓下快速成型,成型鋼板厚度達14mm。同時,拓寬了產品使用范圍,由原來單一功能擴展到多功能。采用機械、電氣、液壓技術,是機、電、液技術應用的有機結合。主要特點如下:
1、采用一級減速加變頻器調速,主軸轉速在一定范圍內可實現無級調速。在不同厚度的工件及同一工件在旋壓成型的過程中,可根據負載的變化對主軸速度相應作出調整。
2、采用液壓控制技術,壓模快進、工進速度可調。
3、設備結構緊湊,占地面積小。
XY-3000型多功能旋壓機組合了六種旋壓機的單一功能,但相對功能單一的旋壓機,整體外形尺寸變化不大,各部件的結構更加緊湊,布置更加合理。
4、采用了組合式模具,大大降低了設備的投資成本和運行成本。
本機所用的壓型模,可以專模專用,亦可一模多用。進風口的成型不用單獨設計壓型模,根據進風口的R值,在葉輪前盤壓模中可選出適合尺寸的模具代用即可。
5、安裝方便,操作簡單。
該設備底盤平整牢固,運轉平穩可靠,噪音小、無明顯振動,只要放在地面平整的地方便可接通電源使用。不用地腳螺栓固定,移動方便。
操作簡單:操作者不需要復雜培訓,就可以輕松完成模具安裝和整個旋壓過程。
6、功能強大,一臺機可具有六臺機的功能。
(1)離心通風機的前盤成型;
(2)離心通風機的進風口成型;
(3)軸流風機風筒法蘭翻邊;
(4)軸流風機集風器壓弧;
(5)風機管道壓筋;
(6)風機管道擴口。
7、采用人機界面互動控制,自動化程度高。
整個控制系統由壓力傳感器、PLC、變頻器、觸摸屏等組成,可視畫面操作,自動化程度高。
六、關鍵技術及解決措施
1、設備在單一功能的基礎上實現多功能的解決措施。
以葉輪前盤成型旋壓機為母體,經過多次試驗證明,要想再增加其它功能,機身的高度和寬度根據所壓最大葉輪前盤確定;機身的長度、軸長,根據所壓軸流風筒的長度確定,用于定位的調節板隨框架延長,并在從動軸尾部設支座支承,以防從動軸受壓力彎曲變形。
2、定位機構的研究。
絲桿座是軸流風機風筒翻邊和壓弧時的推進機構,使用時安裝在旋壓機的尾部,我們研制出了中心高可調式絲桿座,具有中心高可調和推進雙重作用。
3、采用液壓進給系統代替傳統旋壓機手動絲杠進給裝置。
液壓進給系統由油箱、葉片泵、二位五通電磁換向閥、工進閥、溢流閥、油缸、過濾元器件、壓力表和壓力傳感器組成。
4、實現設備的自動化操作。
選用SIMENSI PLC作為核心,主軸電機采用變頻器控制,同時選用壓力變送器裝于液壓站油管路,操作面板采用人機界面觸摸屏。
(1)在SIMENSI編程軟件的環境下,將所有旋壓工藝順序動作邏輯關系以程序的形式編制完成。
(2)在 SIMENSI組態軟件界面下,將整個旋壓工藝輸出、輸入量、及儀表變量值以工藝畫面形式完成組態。
(3)建立PLC與模擬屏畫面變量點對點對應關系及完成通訊。XY-3000型風機專用多功能旋壓機控制部分系統組成示意圖如下:
 
七、創新性與先進性
    通過以上對比可以看出,XY-3000型風機專用多功能旋壓機與國內外同類產品相比較,無論是從性能上還是從使用和投資方面均表現出明顯的優勢,其創新點在于:
1、利用人機界面操作與PLC控制技術,實現液壓進給系統的自動化,降低了勞動強度。
2、采用中心外延旋壓技術,材料應力變化均勻,產品質量明顯提高。
3、工件旋壓直徑達到3000mm,板材厚度達到14mm。
4、能夠實現六類工件的旋壓成形,可一機多能。
八、結束語
    濰坊天潔環保科技有限公司與山東大學天潔環保研究所開發研制的XY-3000型風機專用多功能旋壓機具有:功能強大、結構緊湊、占地面積小、運轉平穩、性能可靠、簡單易學、操作方便、自動化程度和生產效率高、性價比高等諸多優點,是風機成形旋壓技術的重大突破,成為風機制造企業的首選設備。
 
 
    

發布時間:2009/11/24 10:28:57
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